中子束,其实是不需要那么高能级的——厂长,您这儿有笔吗?”
一旁的李觉原本正聚精会神的听着呢,闻言稍有那么两秒钟没反应过来,但旋即便连忙点了点头:
“有,有,我现在就给你拿去。”
说罢。
李觉便起身走到了办公桌边,取来了一把笔和一张纸,递到了徐云面前:
“给。”
徐云接过笔和纸,将算纸在桌上铺开,对着陆光达写了起来:
“陆主任,根据当年古德斯密特的分类,中子的自旋为1/2,这你应该清楚吧?”
陆光达澹澹的嗯了一声,脸上的表情没太大变化。
自旋的概念提出于1925年,如今哪怕是国内也储备有不少相关资料,很多物理本科生都不陌生,遑论他这种大老了。
接着徐云又写了下去:
“一束动量为ki=2π/λ,能量为 E=?2ki2/2mn的电子入射到靶材上,散射过程满足动量和能量守恒。”
“那么有转移的动量 Q=kf?ki,也就是说|Q|=ki2+kf2?2kikfcos(2θs),以及?ω=Ei?Ef。”
“其中θs是初动量和末动量之间的夹角,ω为中子激发出靶材中元激发的频率。”
“散射截面满足费米黄金定则,也就是d2σ/dΩdEf|λi→λf=(kf/ki)(mn/2π?2)2||2δ。”
“接着利用波恩近似把入射波看成平面波,那么代入δ函数就可以得到中子的波失,对吧?”
陆光达这次思考了比较长的时间,仔细过了遍徐云的思路,确认没问题后方才点了点头。
一旁的老郭和钱五师等人亦是露出了赞同的表情。
李觉飞快的扫了扫现场,发现除了自己外所有人都有反应,便也将双手环在胸前,做思索状的微微点了点几下脑袋。
接着徐云将笔交给了陆光达,对他说道:
“陆主任,那就请您计算一下中子的波失参量吧——假设中子散射的能级是20MeV。”
陆光达看了他一眼,没多说话,接过笔和纸计算起来。
虽然他的手上没有中子散射的具体图谱,但在已知粒子自旋和徐云给出的量级情况下,做个动态结构因子的推导还是有手就行的。
然而算着算着。
陆光达忽然眉头一扬,目露错愕的看着徐云:
“17.87?小韩,这怎么可能?”
众所周知。
描述一颗粒子运动过的参量有很多种,比如说频率、波数、波长甚至等效温度都行。
又比如.....
波失。
20MeV散射的中子波失大概在2.20?的?1次方左右,这个参数可是当年陆光达在海对面读博时亲手统计出来的。
更别说在如今596项目中由于各种计算需要,也涉及到了大量相关波失参数。
不夸张的说。
陆光达什么都可能忘,但绝不可能忘记这个数值。
可眼下按照常规推理得出的中子波失数值,却和他已知的相差了整整八倍,这显然就很挑战三观了。
就像是问你一只成年猫连尾巴在内有多长,可能有人会说一米,可能有人会说40厘米,但试问有谁会说自家猫有五米长的?
因此很明显。
一定是哪个地方出了某些问题。
想到这里。
陆光达便再次看向了徐云,将算纸转向他,对他问道:
“小韩,这到底是怎么回事?”
徐云见状也没卖关子,而是微微叹了口气,解释道:
“陆主任,不瞒你说,这是当年剑桥大学一位叫做一方通行的学长在实验中发现的异常。
“他是一个失量计算的狂热者,于是少见的想用波失来描述中子,但在计算之后,却发生了这么个诡异的情况。”
“于是他在数学上进行了反复比对,最终发现了一个情况,那就是.......”
“这是中子的磁矩在作怪,它的反常磁矩导致了它在模型上的误差。”
陆光达愣了两秒钟,但很快音调便拔高了一大截:
“磁矩?”
徐云沉沉的点了点头。
某种意义上来说。
粒子磁矩在计算上引发的误差,坑了物理学界整整一代人。
磁矩。
提起这个词,很多人可能下意识都会想到磁铁的磁矩。
但实际上。
除了宏观磁矩外,在看不见的微观粒子中,还存在有另一种微观磁矩的概念。
它是粒子的一种内禀属性,和自旋有关系。
当初曾经解释过自旋的意义,也就是核子处于复杂的共同运动状态下对于其中心轴的自转。
旋转的微粒在其周围引发了沿其自转轴方向排列的动量矩——例如陀螺在旋转时使之保持直立状态的就是它的动量矩,旋转的电荷同样会围绕自身产生被称为磁矩的磁场。
而在所有粒子中。
中子这种不带电粒子同样具有磁矩,这是三十年代那会儿斯特恩(不是NBA那个)发现的异常现象。
在眼下这个时期。
物理界计算出来的中子磁矩大概是-3.82个单位核磁子,但物理学界对于它的认知也就仅此而已了。
磁矩这玩意儿怎么出现、对于中子有什么意义,目前依旧无人知晓。
而按照徐云的说法.....
正是因为这个磁矩的存在,导致数学上的计算出了问题?
随后徐云顿了顿,继续解释道:
“陆主任,当初斯特恩计算中子磁矩的模型您应该记得吧?”
陆光达点点头,提笔在纸上写下了一个表达式:
μns=gns?e/2mp?hbar/2=gns/2?e?hbar/2mp。
徐云伸手点了点其中的mp,说道:
“您看这里,这里的mp是自由中子的同位旋质量,也就是同位旋二重态的两个正交基失,它们两个一起构成了一个同位旋为1/2的子空间。”(注:防止被杠预判性的解释一下,这里其实是计算上便于理解的弱同位旋)
“从量子力学的角度来说,对称性会导致能级的简并——以氢原子为例,在不考虑微扰论时,当n和l相同时,无论m值和Sz值为多少,能量都是一样的。”
“这就是典型的对称性导致的能级简并,这些简并的能级张成了一个不变子空间”
“所以中子在靶材内部...也就是未激发态的情况下,外层负电荷的自旋磁矩半径需要扣除一个电势垒。”
“也就是中子的特定初态λi其实应该多做一个洛伦兹变换,同时中子没有激发起原子核的运动,所以对应于弹性散射,中子能量是守恒的.......”
听着徐云如同魅魔...错了,恶魔般的低语。
陆光达忍不住再次提起笔,飞快的在纸上计算了起来。
果不其然。
在按照徐云所说的扣除了一个电势垒后,这次他计算出来的数值已经接近了2.20?^-1。
之所以是接近而非等同,主要是因为他为了方便计算选了个记忆中实验的均值参数,数据上没法太精细——毕竟这次计算本来就有些突然。
紧接着。
陆光达又意识到了什么,将这个思路同样代入了赵忠尧的模型中。
十分钟后。
陆光达有些怅然的写下了一个数字:
69.7MeV。
此时此刻。
现场的这些大老中,即便是李觉也能轻松的看懂这个数字的含义:
它代表着中子在实验室中可以被撞出并且留下足够信息的能级。
它比原先的数字缩小了快二十倍,同时恰好在剑桥大学那台串列式静电加速器的覆盖区间之内。
见此情形。
钱秉穹便又忍不住张开口,想要询问陆光达的意见:
“陆.....”
然而话还没说一个字,便被陆光达给再次打断了:
“等等!小韩,按照你的这个思路,那岂不是说.......”
“由于外层负电荷也在自旋并与轻质子共享其自旋引擎,正负电荷的自旋都会产生磁矩,但由于外层负电荷的等效半径比内层正电荷的大,所以中子的总磁矩才会表现为负电荷磁矩?”
“也就是......现有的微粒之内,还有其他更小的粒子模型存在?”
说到这里的时候。
陆光达脸上的表情已经带上了一丝骇然。
看着有些后知后觉的陆光达。
徐云的嘴角终于忍不住扬起了一丝弧度:
“不出意外的话,应该如此。”
没错!
除了中子弹之外。
徐云还有一个无论如何都要拿到那架串列式静电加速器的理由。
那就是.....
他要让华夏的理论物理界也开个挂,从此之后兔子可以在应用和理论端.....
两只脚一起走路!
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