第一百一十六章：质子半径之谜（求订阅月票）
小说：大国院士作者：少一尾的九尾猫字数：4084更新时间 : 2023-03-03 09:05:43
和接待的市领导、省领导一起在某间酒店中吃了顿饭，接受了一些官方媒体记者的采访后，徐川搭乘导师的车和导师一起返回学校。
“这次过后，你也该毕业了，早点去普林斯顿深造，未来在数学上能走的更远一点。”
宽敞的高速上，陈正平一边开车一边感叹道，语气有些惆怅。
他现在有点迷茫，都不知道自己去年收了这个弟子到底是好是坏。
说不好吧，这个弟子半年的时间搞定了一个世界级猜想，小小年纪就已经站到了常人可望不可即的巅峰。
但偏偏搞定的是数学，而不是物理，这让他这个物理导师情可以堪。
可要说好吧，他又觉得自己几乎没有给这小子带来什么帮助。
别说帮助了，甚至这弟子还反过来帮助他完成了一个材料物理的实验，依靠敏锐的数学能力从中找到了缺陷，拯救了一个要被他放弃的研发项目，可以说在二硒化钨的材料项目中，他居功至伟。
他有时候也想，自己收了这小子是不是耽搁了他，毕竟数学上的知识他压根就教不了。
之前这小子遇到了一些数学问题，还都是请教的数院周海教授，这总让他觉得有些愧疚，感觉自己没有给他带来吧帮助。
所以还是早点放他毕业吧，如果因为物理上的原因让他迟迟不毕业的话，就可以说是在拖后腿了。
毕竟以他的天赋，如果能遇到一个好的数学老师，能学习到的东西更多。
数学虽说靠天赋吃饭，但一名好的老师和好的学术环境也是很重要的。
这小子在数学上的天赋这么强，却跟了他这样一个物理导师，又处在南大这样一个数学系并不是很强的院校中，总感觉不合适。
而且一个人学习的黄金生涯，就那么几年。
所以还是早点放他去普林斯顿接收更深的数学教育比较好。
至于物理，唉.......
......
副驾驶上，徐川有点啼笑皆非的看了一眼陈正平。
这可是他的导师，亲导师，带他学物理的那种，现在却让他去学数学。
这是什么心理？
至于毕业的问题，他根本就不担心。
一个证明了世界级数学猜想的学生都毕不了业的话，那估计这个世界上就没人能毕业了。
不过既然当初已经定好了双修的目标，他总得在物理上也搞点事出来。
至于搞事方向，在普林斯顿开交流会的时候他就已经想好了。
两块，一块是针对xu-weyl-berry定理衍生成果的补充。
这一块虽然能和物理扯上一点关系，但关系也并不是很大，而且扯关系的是天文物理。
所以徐川还准备了另外一项比较适合粒子物理方向的成果，用以平衡数学上的成就。
“老师，如今的物理界最新的研究，对于质子的半径有精准的数字吗？”
副驾驶中，徐川朝着导师问道。
陈正平扭头看了眼徐川，好奇的问道：“你怎么突然对这个感兴趣了。”
“哦，之前在普林斯顿开交流会的时候，去那边蹭了几堂数学课和物理课，课程上有教授聊到的这方面的东西。”
徐川先简单的解释了一下来源，接着道：“后面我去查阅了一下这方面的资料，发现目前的物理界好像并没有一种方法能精确的得到原子中质子的精准半径的样子。”
“最精准的数字是光谱学实验方法和带电粒子与质子的散射定义测试出来的0.8768飞米左右。”
“但后面好像这个数字出问题了，用普通电子的兰姆位移测得的质子半径，只有0.833飞米的样子？”
徐川一脸感兴趣的问道。
陈正平盯着前方的车流，打了一下方向盘绕开了一辆大货车后，道：“嗯，这的确是在近几年出现的一个新问题。”
“在2010年之前，物理学界通过光谱学实验方法和带电粒子与质子的散射实验测得的质子半径都在0.8768飞米左右，所以一致认为质子半径就是这个数字了。”
“但2010年的时候，出现了不同的分歧，在一项光谱学的质子半径测量实验中，研究人员为了推进质子的精准半径数值，使用了μ子替代了电子。”
“μ子性质与电子相近，但质量是电子的200倍，而越重的质子在测试中停留的时间更久，因而能级受质子大小的影响更显着。”
“因此，相比于电子，通过μ子算得的质子半径应当更加精准，但在这次实验中，实验结果给出的质子半径是0.84184飞米——质子半径变小了。”
“这一项实验结果让当时的研究人员有些措手不及，但此后，更多的光谱学实验进一步印证了偏小的质子半径。”
“而在12年初的时候，枫叶国约克大学的研究团队就指出，不仅是μ子——在改进了实验设备后，用普通电子的兰姆位移测得的质子半径，也只有0.833飞米。”
“而通过散射实验得到的质子半径，却始终停留在0.8768飞米左右。”
“也就是说两种不同的测试方法，产生了5%的差距，这百分之五的差距，被称作‘质子半径之谜’。”
“截止到现在，为什么会有百分之五的差距，到底是怎么产生的都没有弄明白，所以就称为粒子物理上的一个新谜题。”
“怎么，你小子对这一块感兴趣？”
说到最后，陈正平笑着扭头看了一样副驾驶上的徐川，顺带看了下后视镜，准备切换车道下高速。
“的确挺感兴趣的，在普林斯顿整理完weyl-berry猜想的证明论文后，我看了一些这方面的论文和资料。”
“在粒子物理的标准模型中，质子并不是最基本的粒子，而是由夸克构成的。”
“如果是要准确地回答质子半径这个问题，首先要定义质子的半径。”
“由量子力学的基本原理，质子并不是一个具有确定半径的小球，而是一团物质分布（想象一下氢原子的电子云）。”
“根据这种基本原理，质子半径，更准确的应该称之为质子的电荷半径，指的就是这团物质电荷分布距中心的方均根距离。”
“即--γe=√e=√∫d3rγ2pe（r）/q；pe（r）是质子电荷分布密度，q为质子总电荷量。”
“根据这个数学公式，可以通过类氢原子的能谱和电子质子的散射实验来确定质子的半径。”
“而将电子换成μ子，标准模型中电子和μ子的唯一区别就是质量，所以用μ子做实验的话只需将所涉及公式中的电子质量换作μ子质量即可......”
“如果按照这种方式来进行实验和计算的话，即便是有偏差，偏差也不会大到接近百分之五的地步，所以大抵是哪里出问题了。”
驾驶位，陈正平思索了一下徐川的看法，问道：“所以你觉得是哪里出问题了？以前的实验数据，亦或者是10年的最新实验？”
“要知道这两拨人马目前正在物理界打的火热，谁也不服谁，都觉得是对方错了。”
徐川缩了缩身子，调整了一下坐姿，道：“谁对谁错我不知道，但首先可以肯定的是质子的大小不可能出现两种结果，如果有两种的话，现代物理大厦直接就塌了。”
“不过要我现在给出一个精准的答桉我做不到，或许回去后可以找点论文和资料上的数据计算一下，看看问题是否出现在计算公式或者计算上。”
“你能计算出来？”
听到徐川的话，陈正平立刻接了一句，不过又随即恍然，哑然失笑道：“差点忘了你小子现在的数学能力已经超过全世界百分之九十九点九九的数学家了。”
“如果你对这块感兴趣的话，可以先试着研究一下。”
“不过关于质子半径方面并不是单纯的数学问题，要彻底解开‘质子之谜’的话，恐怕需要用上质子加速器之类的工具。”
“南大这边目前并没有这方面的科研项目，也没有质子加速器，你想做实验的话，得去首都白城那边。”
“而且首都白城那边的质子加速器都不一定符合研究质子半径的要求，最好去欧洲或米国那边。”
“毕竟你也知道，国内在高能物理这块的发展挺晚的，截止到今天，也就建了两台质子加速器而已，而且规模都不是很大。”
“当然，你可以先自己立个科研项目试试，如果你初步研究有成果的话，可以发表出来，然后再去欧洲或者米国借用他们的质子加速器做实验。”
“反正你之前的科研资金也还没动过，这次又解决了完整的weyl-berry猜想，科研资金又会提升一节，应该足够支撑你走完一个项目了。”
徐川疑惑道：“欧洲那边不会拒绝我们的项目吗？毕竟质子加速器那么珍贵。”
闻言，陈正平笑了笑，道：“这种纯理论，且受全世界关注的项目不会的，前提是你发表出来的论文有价值并且项目是有意思，研究质子半径这种，放心吧，肯定不会的。”
“怎么，你还真有朝这方面试试的意思？”
徐川挠了挠头发，腼腆的笑了笑，道：“这个回学校后再说吧，我总觉得数学上弄了点成绩出来，物理上如果没点成绩的话，这个业我都不好毕。”
陈正平失笑，刚想批评一下他这种三心二意的思想，劝他在数学上深研，但随即又想到眼前这是个半年时间就解决掉了一个世界级数学猜想的怪物。
结果到了嘴边的话都强行给咽回去了，差点没噎着自己。
听听，这像话吗？
如果说证明一个世界级的数学猜想叫做有一点成绩的话，恐怕全世界百分之九十九点九九九九以上的人都没有这种成绩。
如果要拿到这个成绩才能毕业的话，全世界百分之九十九点九九九九以上的大学生研究一身恐怕都毕不了业了。
不过放到这小子身上，说不定还真能让他在物理上钻研点什么出来。
而且陈正平也希望他能钻研点什么出来。
......。
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“这次过后，你也该毕业了，早点去普林斯顿深造，未来在数学上能走的更远一点。”
宽敞的高速上，陈正平一边开车一边感叹道，语气有些惆怅。
他现在有点迷茫，都不知道自己去年收了这个弟子到底是好是坏。
说不好吧，这个弟子半年的时间搞定了一个世界级猜想，小小年纪就已经站到了常人可望不可即的巅峰。
但偏偏搞定的是数学，而不是物理，这让他这个物理导师情可以堪。
可要说好吧，他又觉得自己几乎没有给这小子带来什么帮助。
别说帮助了，甚至这弟子还反过来帮助他完成了一个材料物理的实验，依靠敏锐的数学能力从中找到了缺陷，拯救了一个要被他放弃的研发项目，可以说在二硒化钨的材料项目中，他居功至伟。
他有时候也想，自己收了这小子是不是耽搁了他，毕竟数学上的知识他压根就教不了。
之前这小子遇到了一些数学问题，还都是请教的数院周海教授，这总让他觉得有些愧疚，感觉自己没有给他带来吧帮助。
所以还是早点放他毕业吧，如果因为物理上的原因让他迟迟不毕业的话，就可以说是在拖后腿了。
毕竟以他的天赋，如果能遇到一个好的数学老师，能学习到的东西更多。
数学虽说靠天赋吃饭，但一名好的老师和好的学术环境也是很重要的。
这小子在数学上的天赋这么强，却跟了他这样一个物理导师，又处在南大这样一个数学系并不是很强的院校中，总感觉不合适。
而且一个人学习的黄金生涯，就那么几年。
所以还是早点放他去普林斯顿接收更深的数学教育比较好。
至于物理，唉.......
......
副驾驶上，徐川有点啼笑皆非的看了一眼陈正平。
这可是他的导师，亲导师，带他学物理的那种，现在却让他去学数学。
这是什么心理？
至于毕业的问题，他根本就不担心。
一个证明了世界级数学猜想的学生都毕不了业的话，那估计这个世界上就没人能毕业了。
不过既然当初已经定好了双修的目标，他总得在物理上也搞点事出来。
至于搞事方向，在普林斯顿开交流会的时候他就已经想好了。
两块，一块是针对xu-weyl-berry定理衍生成果的补充。
这一块虽然能和物理扯上一点关系，但关系也并不是很大，而且扯关系的是天文物理。
所以徐川还准备了另外一项比较适合粒子物理方向的成果，用以平衡数学上的成就。
“老师，如今的物理界最新的研究，对于质子的半径有精准的数字吗？”
副驾驶中，徐川朝着导师问道。
陈正平扭头看了眼徐川，好奇的问道：“你怎么突然对这个感兴趣了。”
“哦，之前在普林斯顿开交流会的时候，去那边蹭了几堂数学课和物理课，课程上有教授聊到的这方面的东西。”
徐川先简单的解释了一下来源，接着道：“后面我去查阅了一下这方面的资料，发现目前的物理界好像并没有一种方法能精确的得到原子中质子的精准半径的样子。”
“最精准的数字是光谱学实验方法和带电粒子与质子的散射定义测试出来的0.8768飞米左右。”
“但后面好像这个数字出问题了，用普通电子的兰姆位移测得的质子半径，只有0.833飞米的样子？”
徐川一脸感兴趣的问道。
陈正平盯着前方的车流，打了一下方向盘绕开了一辆大货车后，道：“嗯，这的确是在近几年出现的一个新问题。”
“在2010年之前，物理学界通过光谱学实验方法和带电粒子与质子的散射实验测得的质子半径都在0.8768飞米左右，所以一致认为质子半径就是这个数字了。”
“但2010年的时候，出现了不同的分歧，在一项光谱学的质子半径测量实验中，研究人员为了推进质子的精准半径数值，使用了μ子替代了电子。”
“μ子性质与电子相近，但质量是电子的200倍，而越重的质子在测试中停留的时间更久，因而能级受质子大小的影响更显着。”
“因此，相比于电子，通过μ子算得的质子半径应当更加精准，但在这次实验中，实验结果给出的质子半径是0.84184飞米——质子半径变小了。”
“这一项实验结果让当时的研究人员有些措手不及，但此后，更多的光谱学实验进一步印证了偏小的质子半径。”
“而在12年初的时候，枫叶国约克大学的研究团队就指出，不仅是μ子——在改进了实验设备后，用普通电子的兰姆位移测得的质子半径，也只有0.833飞米。”
“而通过散射实验得到的质子半径，却始终停留在0.8768飞米左右。”
“也就是说两种不同的测试方法，产生了5%的差距，这百分之五的差距，被称作‘质子半径之谜’。”
“截止到现在，为什么会有百分之五的差距，到底是怎么产生的都没有弄明白，所以就称为粒子物理上的一个新谜题。”
“怎么，你小子对这一块感兴趣？”
说到最后，陈正平笑着扭头看了一样副驾驶上的徐川，顺带看了下后视镜，准备切换车道下高速。
“的确挺感兴趣的，在普林斯顿整理完weyl-berry猜想的证明论文后，我看了一些这方面的论文和资料。”
“在粒子物理的标准模型中，质子并不是最基本的粒子，而是由夸克构成的。”
“如果是要准确地回答质子半径这个问题，首先要定义质子的半径。”
“由量子力学的基本原理，质子并不是一个具有确定半径的小球，而是一团物质分布（想象一下氢原子的电子云）。”
“根据这种基本原理，质子半径，更准确的应该称之为质子的电荷半径，指的就是这团物质电荷分布距中心的方均根距离。”
“即--γe=√e=√∫d3rγ2pe（r）/q；pe（r）是质子电荷分布密度，q为质子总电荷量。”
“根据这个数学公式，可以通过类氢原子的能谱和电子质子的散射实验来确定质子的半径。”
“而将电子换成μ子，标准模型中电子和μ子的唯一区别就是质量，所以用μ子做实验的话只需将所涉及公式中的电子质量换作μ子质量即可......”
“如果按照这种方式来进行实验和计算的话，即便是有偏差，偏差也不会大到接近百分之五的地步，所以大抵是哪里出问题了。”
驾驶位，陈正平思索了一下徐川的看法，问道：“所以你觉得是哪里出问题了？以前的实验数据，亦或者是10年的最新实验？”
“要知道这两拨人马目前正在物理界打的火热，谁也不服谁，都觉得是对方错了。”
徐川缩了缩身子，调整了一下坐姿，道：“谁对谁错我不知道，但首先可以肯定的是质子的大小不可能出现两种结果，如果有两种的话，现代物理大厦直接就塌了。”
“不过要我现在给出一个精准的答桉我做不到，或许回去后可以找点论文和资料上的数据计算一下，看看问题是否出现在计算公式或者计算上。”
“你能计算出来？”
听到徐川的话，陈正平立刻接了一句，不过又随即恍然，哑然失笑道：“差点忘了你小子现在的数学能力已经超过全世界百分之九十九点九九的数学家了。”
“如果你对这块感兴趣的话，可以先试着研究一下。”
“不过关于质子半径方面并不是单纯的数学问题，要彻底解开‘质子之谜’的话，恐怕需要用上质子加速器之类的工具。”
“南大这边目前并没有这方面的科研项目，也没有质子加速器，你想做实验的话，得去首都白城那边。”
“而且首都白城那边的质子加速器都不一定符合研究质子半径的要求，最好去欧洲或米国那边。”
“毕竟你也知道，国内在高能物理这块的发展挺晚的，截止到今天，也就建了两台质子加速器而已，而且规模都不是很大。”
“当然，你可以先自己立个科研项目试试，如果你初步研究有成果的话，可以发表出来，然后再去欧洲或者米国借用他们的质子加速器做实验。”
“反正你之前的科研资金也还没动过，这次又解决了完整的weyl-berry猜想，科研资金又会提升一节，应该足够支撑你走完一个项目了。”
徐川疑惑道：“欧洲那边不会拒绝我们的项目吗？毕竟质子加速器那么珍贵。”
闻言，陈正平笑了笑，道：“这种纯理论，且受全世界关注的项目不会的，前提是你发表出来的论文有价值并且项目是有意思，研究质子半径这种，放心吧，肯定不会的。”
“怎么，你还真有朝这方面试试的意思？”
徐川挠了挠头发，腼腆的笑了笑，道：“这个回学校后再说吧，我总觉得数学上弄了点成绩出来，物理上如果没点成绩的话，这个业我都不好毕。”
陈正平失笑，刚想批评一下他这种三心二意的思想，劝他在数学上深研，但随即又想到眼前这是个半年时间就解决掉了一个世界级数学猜想的怪物。
结果到了嘴边的话都强行给咽回去了，差点没噎着自己。
听听，这像话吗？
如果说证明一个世界级的数学猜想叫做有一点成绩的话，恐怕全世界百分之九十九点九九九九以上的人都没有这种成绩。
如果要拿到这个成绩才能毕业的话，全世界百分之九十九点九九九九以上的大学生研究一身恐怕都毕不了业了。
不过放到这小子身上，说不定还真能让他在物理上钻研点什么出来。
而且陈正平也希望他能钻研点什么出来。
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