第四百二十章 CERN的成果
作为一场大型发布会。
神冈实验室的发布会流程其实很复杂。
除了介绍、提问等环节外。
还设有观看影像记录、成员个人发言、嘉宾评价等诸多模块。
至少在流程耗时上，远远不止一个小时那么简单。
不过对于卢卡斯等人来说。
在铃木厚人介绍了相关数据后，他们的心中便差不多有了底，可以将注意力投放回cern的现场了。
这也是为什么神冈方面会只提前一个小时召开发布会的原因：
前面一个小时是给专业人士看的，后面那部分主要针对的是非专业媒体以及现场来宾。
而现在......
轮到cern来接招了。
cern发布会现场。
在神冈发布会关键信息发布后大概十多分钟。
礼台的侧面出现了一位身材臃肿、法令纹明显、前额头发稀疏，头顶全秃的小老头儿。
小老头手中捏着一叠文件，谢绝了工作人员的搀扶，一步步走到了礼台最中心处的发言台。
在他整个行进过程期间，台下众人纷纷停止了交谈。
这种做法一来是因为cern的发布会即将开始，许多媒体人都陆续做起了记录内容的准备，无暇废话。
更重要的第二个原因.......
则是因为小老头儿的身份实在是太过特殊了。
他便是赫赫有名的卡洛·鲁比亚。
没错。
就是w和z玻色子的发现人。
卡洛·鲁比亚出生于1934年，截止到如今，已经88岁高龄了。
他是世界著名的粒子物理学家和发明家，曾经的cern总负责人，1984年靠着发现w和z玻色子而与西蒙·范德梅尔一同获得了诺贝尔奖。
其实单说诺奖，cern历史上获此殊荣的成员并不少。
但若论重要性。
卡洛·鲁比亚的成果当之无愧的可以排到第一位。
某种意义上来说。
卡洛·鲁比亚当初的获奖，巩固了近四十年的物理界格局，不至于让海对面一家独大。
否则现在微观粒子领域基本上就全是海对面说的算了。
如今卡洛·鲁比亚已有88岁高龄，和他一同获奖的西蒙·范德梅尔早在十一年前便已经故去。
但这个小老头却依旧有些生龙活虎。
甚至在去年，他还传出了和三位女佣1v3打团的花边新闻.....
而卡洛·鲁比亚的的登场，也算是cern对神冈探测器抬出铃木厚人的一种回应：
比年龄。
卡洛·鲁比亚比铃木厚人要大。
比地位。
他依旧比铃木厚人要高。
比荣誉。
卡洛·鲁比亚光是一个诺奖就可以碾压铃木厚人。
数万公里外的霓虹。
已经退至台下的铃木厚人显然也意识到了cern这个举动的寓意，顿时又剧烈的咳嗽了数声。
这次是被气的。
不过他并没有就此歇息，而是将紧紧的锁定住了屏幕上的卡洛·鲁比亚。
他倒要看看，cern这次能拿出什么样的成果。
来到礼台上后。
卡洛·鲁比亚先是环视了周围一圈，将圆滚滚的肚子在礼台边缘挪动了两下，方才开口说道：
“各位同行朋友以及记者来宾，今天很高兴能在这里见到大家，我是卡洛·鲁比亚。”
没有提及国籍，没有介绍职位。
只是简简单单一句我是卡洛·鲁比亚，这便是诺奖级大佬的自信。
或者另一方面来说.....
他也确实有资格这样介绍自己。
果不其然。
卡洛·鲁比亚话音刚落，台下便响起了一阵热烈的掌声。
十多秒后。
掌声渐消。
卡洛·鲁比亚拿起水杯抿了口崂山白花蛇草水，这是他在华夏矿物大学任职期间喜欢上的一种饮料，味道相当上头。
接着他放下水杯，拿起文件抖了几下，脸上浮现出了一丝感慨：
“十年前的六月份，同样在这间会议室，同样是由我主持会议，发布了希格斯粒子的相关的成果。”
“那是足以...或者说已经被载入史册的一天，因为我们发现了‘上帝’粒子，从此我们发现了质量媒介的奥秘。”
“但对于人类来说，那还不够，远远的不够。”
“上帝粒子代表着光明，而世间有光明便有黑暗——在我们整个宇宙之中，黑暗甚至占据了大多数。”
“因此一直以来，我们都在寻找着代表黑暗的粒子，而就在一个月前，我们取得了一个巨大的突破。”
说完。
卡洛·鲁比亚朝侧边打了个手势。
很快。
他身后的大屏幕上出现了一道幻灯片。
“众所周知。”
卡洛·鲁比亚伸开左手，指着大屏幕说道：
“在过去的很长时间里，由于中微子被假定没有质量的缘故，物理学界普遍认为不存在右手中微子。”
“但随着中微子震荡的发现，中微子被确认拥有了质量。”
“因此右手中微子的存在与否，便再次扑朔迷离了起来。”
听闻此言。
台下的众多物理专家齐齐点了点头。
正如卡洛·鲁比亚所说。
在标准模型standard model中，中微子很长时间都被假定没有质量。
因为标准模型中电弱部分的基本要求是su(2)l×u(1)y的规范对称性和lorentz规范不变性。
因此中微子除了无质量外，还被认为没有右手中微子而且只有一个higgs双重态。
所谓的右手中微子属于手性的范畴，这是一个粒子的固有属性，也是是一个堪称涉及到‘世界真相’的性质。
称得上目前可研究的最最精细的层次。
什么叫手性呢？
它的英文单词叫做chirality，这个术语的含义与矩阵γ5有关，它与所有的狄拉克矩阵进行反对易，一种是旋量的手征性。
当粒子质量接近0、且速度接近光速时，手性接近于螺旋度。
因为动量这个量含有速度，会随着观测者参考系变化。进一步地，定义正、反粒子共軛算符 c^。
再对正、反粒子作用手征算符，会发现一个有趣的现象：
左手费米子的反粒子为右手，反之亦然。
用人话来解释就是....
每个人都有左手和右手，对吧？
当你把两只手掌合在一起的时候，这个状态叫做Ψ(x)，它会满足狄拉克方程——可以想象面前有个手势锁需要用这个合掌才能开启。
在这个基础上。
没有质量的基本粒子，它不存在手性的情况，也就是可以理解成手掌分不开，合掌就是它的唯一状态。
而有质量的基本粒子呢，则可以分开成左手和右手。
左手的就是左手粒子。
右手的就是右手粒子。
即无质量粒子没有左右手掌，只有合掌。
有质量的粒子可以合掌，也可以分成左右手。
这就是手性的通俗解释，概念上没那么精确，但却很好理解。
当然了。
实际上这里还有一个螺旋度的问题，这个概念更加复杂且没必要，所以此处就不多赘述了。
总而言之。
在中微子被认为没有质量的时候，它自然就分不开成左右手，也就是不存在右手中微子。
但随着中微子震荡被发现，这个情况便超过了standard model的理论范畴。
中微子震荡说明中微子除了有相互作用态外，还有质量本征态。
真正参与弱相互作用、振荡过程的是做相互作用态，而其本质上是质量态的叠加。
两种不同的态，需要用一个3×3的unitary矩阵联系。
即著名的pontecorvo--maki--nakagawa--sakata矩阵，也就是pmns矩阵。
那么这样一来。
中微子理论上就应该拥有手性。
也就是手掌是可以分开的，应该存在右手中微子。
而在暗物质研究领域中。
右手中微子，便是可能存在的.......
惰性中微子候选之一。
想到这里。
台下卢卡斯的目光中不禁露出了一丝期待。
cern这次发现的右手中微子属性，会和惰性中微子有关吗？
只听台上的卡洛·鲁比亚又道：
“在标准模型中由于中微子质量为零，因此中微子的螺旋度和手性是等同的，到目前为止确实也只有螺旋度为左旋的中微子被探测到。”
“但在加入中微子的非零质量项后，螺旋度和手性不再等同，新出现在拉格朗日量中的中微子场是chirally right-handed。”
“于是这一次，我们的气泡室构建了一个能叠加出跟已知的三个味本征态。”
“也就是e、μ、τ线性独立的味本征态。”
“接着在一条96米长的实验装置内容纳了世界上最强的氚源，以及一台巨型光谱仪，进行了一次极其精细的实验。”
“最终的结果嘛.....请看大屏幕。”
卡洛·鲁比亚说完便让开了身位，将大屏幕上的内容完全展示到了所有人面前。
台下的与会者无论是真看得懂还是装看得懂，也都纷纷伸长了脖子。
坐在最前方的卢卡斯视野不受阻挡，因此很轻松便看到了屏幕上的数据。
几秒钟后。
看清内容的卢卡斯瞳孔一缩，转头望向了拉尔斯：
“上帝.....拉尔斯，你们的中微子质量居然有4.7ev？天啊......”
拉尔斯闻言微微一笑，脸上露出了一丝自豪。
2018的时候。
欧空局的planck卫星项目曾经在pmns矩阵的框架内，给出过中微子三种质量态的总和：
0.12ev。
这个值比电子质量小大约6个数量级，算是目前公认的一个权威数值——前提是引入了宇宙学模型。
接着在2019年。
katrin实验室在不依赖于具体的宇宙学模型也不依赖于对中微子本性的前提下，将中微子的质量上限锁定到了0.8ev。
这样乍一看，cern测出的这个4.7ev，似乎没啥特殊是吧？
大错特错。
planck也好，katrin实验室也罢。
它们计算出来的是中微子的精度。
好比我们透过阳光照射发现了空气里的灰尘，所以想要测量这些灰尘的尺寸。
一开始设备精度不高，只有米尺。
所以只能估算一颗灰尘是1毫米左右。
接着有了15厘米的刻度尺，计算后发现微粒比1毫米还要小。
再然后就是其他更精密的设备上场。
中微子的质量就好比是灰尘，随着测量精度的升高，它的真实质量不断在缩小。
等到了现在。
中微子的质量已经被缩小到了1ev内。
具体是0.012ev还是0.0012ev或者更小谁也不知道，但绝不会在1ev以上——就像现实里不存在一厘米的灰尘一样，那玩意儿tmd叫石头。
当然了。
以上这句话的前提是设备水平够高，不存在误差。
结果没想到.....
cern这一次，居然发现了质量在4.7ev的中微子？
这已经不是‘精确不精确’的事儿了，而是‘存不存在’的范畴。
如此一来。
这便指向了三个可能：
要么cern的设备有问题，出现了结果上的错误。
要么cern在说谎，为了搞出一个大新闻而吹牛皮。
要么.....
那个巨型中微子，绝非已发现的类型。
第一个可能首先可以排除。
cern是世界上最强大的科研机构之一，是集中了欧洲科研之力的欧洲科研堡垒。
整个机构所使用的仪器几乎全是禁运级别的重宝，绝不可能出现精度上误差。
至于说谎.......
那就更扯淡了。
这个道理和1850副本中高斯宣称发现了冥王星一样——事后必然会有大量的同行进行复验，撒谎没有任何意义。
因此此时剩余的，便是后一个可能了......
想到这里。
卢卡斯忽然意识到了什么，再次对拉尔斯追问道：
“拉尔斯，莫非你们发现的中微子.....符合seesaw机制？”
拉尔斯点点头，朝好友竖起了一根大拇指：
“不亏是当年的学霸，没错，我们这次发现的中微子，拥有一个majorana质量项。”
卢卡斯顿时瞳孔一缩。
seesaw机制。
可以翻译成跷跷板机制。
这个右手中微子研究中一个非常精妙...或者说优雅的模型。
这个机制通俗可以理解成原本应该差不多大小质量的左手和右手，变成了一个大一个小两个不同的情况。
它将higgs机制和规范粒子的质量项，以及狄拉克质量项完美的均衡在了一起。
也就是拉氏量里面既有higgs机制的左手的二重态与higgs二重态加右手带电轻子的耦合项，又有右手中微子自己的majorana耦合。
这个均衡后的模型还有一个非常骚的称呼：
nmsl。
20年的时候。
cern的官推发布了一则相关的小成果，然后有人在下方留言【nmsl？】，接着官推回了个yes......
留言的账号还是个华夏人，所以有理由怀疑对方是故意的.....
总而言之。
一个符合seesaw机制，同时质量远高于普通中微子的中微子......
那么必然是右手中微子无疑了。
...............
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神冈实验室的发布会流程其实很复杂。
除了介绍、提问等环节外。
还设有观看影像记录、成员个人发言、嘉宾评价等诸多模块。
至少在流程耗时上，远远不止一个小时那么简单。
不过对于卢卡斯等人来说。
在铃木厚人介绍了相关数据后，他们的心中便差不多有了底，可以将注意力投放回cern的现场了。
这也是为什么神冈方面会只提前一个小时召开发布会的原因：
前面一个小时是给专业人士看的，后面那部分主要针对的是非专业媒体以及现场来宾。
而现在......
轮到cern来接招了。
cern发布会现场。
在神冈发布会关键信息发布后大概十多分钟。
礼台的侧面出现了一位身材臃肿、法令纹明显、前额头发稀疏，头顶全秃的小老头儿。
小老头手中捏着一叠文件，谢绝了工作人员的搀扶，一步步走到了礼台最中心处的发言台。
在他整个行进过程期间，台下众人纷纷停止了交谈。
这种做法一来是因为cern的发布会即将开始，许多媒体人都陆续做起了记录内容的准备，无暇废话。
更重要的第二个原因.......
则是因为小老头儿的身份实在是太过特殊了。
他便是赫赫有名的卡洛·鲁比亚。
没错。
就是w和z玻色子的发现人。
卡洛·鲁比亚出生于1934年，截止到如今，已经88岁高龄了。
他是世界著名的粒子物理学家和发明家，曾经的cern总负责人，1984年靠着发现w和z玻色子而与西蒙·范德梅尔一同获得了诺贝尔奖。
其实单说诺奖，cern历史上获此殊荣的成员并不少。
但若论重要性。
卡洛·鲁比亚的成果当之无愧的可以排到第一位。
某种意义上来说。
卡洛·鲁比亚当初的获奖，巩固了近四十年的物理界格局，不至于让海对面一家独大。
否则现在微观粒子领域基本上就全是海对面说的算了。
如今卡洛·鲁比亚已有88岁高龄，和他一同获奖的西蒙·范德梅尔早在十一年前便已经故去。
但这个小老头却依旧有些生龙活虎。
甚至在去年，他还传出了和三位女佣1v3打团的花边新闻.....
而卡洛·鲁比亚的的登场，也算是cern对神冈探测器抬出铃木厚人的一种回应：
比年龄。
卡洛·鲁比亚比铃木厚人要大。
比地位。
他依旧比铃木厚人要高。
比荣誉。
卡洛·鲁比亚光是一个诺奖就可以碾压铃木厚人。
数万公里外的霓虹。
已经退至台下的铃木厚人显然也意识到了cern这个举动的寓意，顿时又剧烈的咳嗽了数声。
这次是被气的。
不过他并没有就此歇息，而是将紧紧的锁定住了屏幕上的卡洛·鲁比亚。
他倒要看看，cern这次能拿出什么样的成果。
来到礼台上后。
卡洛·鲁比亚先是环视了周围一圈，将圆滚滚的肚子在礼台边缘挪动了两下，方才开口说道：
“各位同行朋友以及记者来宾，今天很高兴能在这里见到大家，我是卡洛·鲁比亚。”
没有提及国籍，没有介绍职位。
只是简简单单一句我是卡洛·鲁比亚，这便是诺奖级大佬的自信。
或者另一方面来说.....
他也确实有资格这样介绍自己。
果不其然。
卡洛·鲁比亚话音刚落，台下便响起了一阵热烈的掌声。
十多秒后。
掌声渐消。
卡洛·鲁比亚拿起水杯抿了口崂山白花蛇草水，这是他在华夏矿物大学任职期间喜欢上的一种饮料，味道相当上头。
接着他放下水杯，拿起文件抖了几下，脸上浮现出了一丝感慨：
“十年前的六月份，同样在这间会议室，同样是由我主持会议，发布了希格斯粒子的相关的成果。”
“那是足以...或者说已经被载入史册的一天，因为我们发现了‘上帝’粒子，从此我们发现了质量媒介的奥秘。”
“但对于人类来说，那还不够，远远的不够。”
“上帝粒子代表着光明，而世间有光明便有黑暗——在我们整个宇宙之中，黑暗甚至占据了大多数。”
“因此一直以来，我们都在寻找着代表黑暗的粒子，而就在一个月前，我们取得了一个巨大的突破。”
说完。
卡洛·鲁比亚朝侧边打了个手势。
很快。
他身后的大屏幕上出现了一道幻灯片。
“众所周知。”
卡洛·鲁比亚伸开左手，指着大屏幕说道：
“在过去的很长时间里，由于中微子被假定没有质量的缘故，物理学界普遍认为不存在右手中微子。”
“但随着中微子震荡的发现，中微子被确认拥有了质量。”
“因此右手中微子的存在与否，便再次扑朔迷离了起来。”
听闻此言。
台下的众多物理专家齐齐点了点头。
正如卡洛·鲁比亚所说。
在标准模型standard model中，中微子很长时间都被假定没有质量。
因为标准模型中电弱部分的基本要求是su(2)l×u(1)y的规范对称性和lorentz规范不变性。
因此中微子除了无质量外，还被认为没有右手中微子而且只有一个higgs双重态。
所谓的右手中微子属于手性的范畴，这是一个粒子的固有属性，也是是一个堪称涉及到‘世界真相’的性质。
称得上目前可研究的最最精细的层次。
什么叫手性呢？
它的英文单词叫做chirality，这个术语的含义与矩阵γ5有关，它与所有的狄拉克矩阵进行反对易，一种是旋量的手征性。
当粒子质量接近0、且速度接近光速时，手性接近于螺旋度。
因为动量这个量含有速度，会随着观测者参考系变化。进一步地，定义正、反粒子共軛算符 c^。
再对正、反粒子作用手征算符，会发现一个有趣的现象：
左手费米子的反粒子为右手，反之亦然。
用人话来解释就是....
每个人都有左手和右手，对吧？
当你把两只手掌合在一起的时候，这个状态叫做Ψ(x)，它会满足狄拉克方程——可以想象面前有个手势锁需要用这个合掌才能开启。
在这个基础上。
没有质量的基本粒子，它不存在手性的情况，也就是可以理解成手掌分不开，合掌就是它的唯一状态。
而有质量的基本粒子呢，则可以分开成左手和右手。
左手的就是左手粒子。
右手的就是右手粒子。
即无质量粒子没有左右手掌，只有合掌。
有质量的粒子可以合掌，也可以分成左右手。
这就是手性的通俗解释，概念上没那么精确，但却很好理解。
当然了。
实际上这里还有一个螺旋度的问题，这个概念更加复杂且没必要，所以此处就不多赘述了。
总而言之。
在中微子被认为没有质量的时候，它自然就分不开成左右手，也就是不存在右手中微子。
但随着中微子震荡被发现，这个情况便超过了standard model的理论范畴。
中微子震荡说明中微子除了有相互作用态外，还有质量本征态。
真正参与弱相互作用、振荡过程的是做相互作用态，而其本质上是质量态的叠加。
两种不同的态，需要用一个3×3的unitary矩阵联系。
即著名的pontecorvo--maki--nakagawa--sakata矩阵，也就是pmns矩阵。
那么这样一来。
中微子理论上就应该拥有手性。
也就是手掌是可以分开的，应该存在右手中微子。
而在暗物质研究领域中。
右手中微子，便是可能存在的.......
惰性中微子候选之一。
想到这里。
台下卢卡斯的目光中不禁露出了一丝期待。
cern这次发现的右手中微子属性，会和惰性中微子有关吗？
只听台上的卡洛·鲁比亚又道：
“在标准模型中由于中微子质量为零，因此中微子的螺旋度和手性是等同的，到目前为止确实也只有螺旋度为左旋的中微子被探测到。”
“但在加入中微子的非零质量项后，螺旋度和手性不再等同，新出现在拉格朗日量中的中微子场是chirally right-handed。”
“于是这一次，我们的气泡室构建了一个能叠加出跟已知的三个味本征态。”
“也就是e、μ、τ线性独立的味本征态。”
“接着在一条96米长的实验装置内容纳了世界上最强的氚源，以及一台巨型光谱仪，进行了一次极其精细的实验。”
“最终的结果嘛.....请看大屏幕。”
卡洛·鲁比亚说完便让开了身位，将大屏幕上的内容完全展示到了所有人面前。
台下的与会者无论是真看得懂还是装看得懂，也都纷纷伸长了脖子。
坐在最前方的卢卡斯视野不受阻挡，因此很轻松便看到了屏幕上的数据。
几秒钟后。
看清内容的卢卡斯瞳孔一缩，转头望向了拉尔斯：
“上帝.....拉尔斯，你们的中微子质量居然有4.7ev？天啊......”
拉尔斯闻言微微一笑，脸上露出了一丝自豪。
2018的时候。
欧空局的planck卫星项目曾经在pmns矩阵的框架内，给出过中微子三种质量态的总和：
0.12ev。
这个值比电子质量小大约6个数量级，算是目前公认的一个权威数值——前提是引入了宇宙学模型。
接着在2019年。
katrin实验室在不依赖于具体的宇宙学模型也不依赖于对中微子本性的前提下，将中微子的质量上限锁定到了0.8ev。
这样乍一看，cern测出的这个4.7ev，似乎没啥特殊是吧？
大错特错。
planck也好，katrin实验室也罢。
它们计算出来的是中微子的精度。
好比我们透过阳光照射发现了空气里的灰尘，所以想要测量这些灰尘的尺寸。
一开始设备精度不高，只有米尺。
所以只能估算一颗灰尘是1毫米左右。
接着有了15厘米的刻度尺，计算后发现微粒比1毫米还要小。
再然后就是其他更精密的设备上场。
中微子的质量就好比是灰尘，随着测量精度的升高，它的真实质量不断在缩小。
等到了现在。
中微子的质量已经被缩小到了1ev内。
具体是0.012ev还是0.0012ev或者更小谁也不知道，但绝不会在1ev以上——就像现实里不存在一厘米的灰尘一样，那玩意儿tmd叫石头。
当然了。
以上这句话的前提是设备水平够高，不存在误差。
结果没想到.....
cern这一次，居然发现了质量在4.7ev的中微子？
这已经不是‘精确不精确’的事儿了，而是‘存不存在’的范畴。
如此一来。
这便指向了三个可能：
要么cern的设备有问题，出现了结果上的错误。
要么cern在说谎，为了搞出一个大新闻而吹牛皮。
要么.....
那个巨型中微子，绝非已发现的类型。
第一个可能首先可以排除。
cern是世界上最强大的科研机构之一，是集中了欧洲科研之力的欧洲科研堡垒。
整个机构所使用的仪器几乎全是禁运级别的重宝，绝不可能出现精度上误差。
至于说谎.......
那就更扯淡了。
这个道理和1850副本中高斯宣称发现了冥王星一样——事后必然会有大量的同行进行复验，撒谎没有任何意义。
因此此时剩余的，便是后一个可能了......
想到这里。
卢卡斯忽然意识到了什么，再次对拉尔斯追问道：
“拉尔斯，莫非你们发现的中微子.....符合seesaw机制？”
拉尔斯点点头，朝好友竖起了一根大拇指：
“不亏是当年的学霸，没错，我们这次发现的中微子，拥有一个majorana质量项。”
卢卡斯顿时瞳孔一缩。
seesaw机制。
可以翻译成跷跷板机制。
这个右手中微子研究中一个非常精妙...或者说优雅的模型。
这个机制通俗可以理解成原本应该差不多大小质量的左手和右手，变成了一个大一个小两个不同的情况。
它将higgs机制和规范粒子的质量项，以及狄拉克质量项完美的均衡在了一起。
也就是拉氏量里面既有higgs机制的左手的二重态与higgs二重态加右手带电轻子的耦合项，又有右手中微子自己的majorana耦合。
这个均衡后的模型还有一个非常骚的称呼：
nmsl。
20年的时候。
cern的官推发布了一则相关的小成果，然后有人在下方留言【nmsl？】，接着官推回了个yes......
留言的账号还是个华夏人，所以有理由怀疑对方是故意的.....
总而言之。
一个符合seesaw机制，同时质量远高于普通中微子的中微子......
那么必然是右手中微子无疑了。
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