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第二十四章 LHC的迷雾数据中的异常(第1页)

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瑞士,日内瓦西郊,梅兰(Meyrin)平原。

八月的日内瓦,天空是一种近乎透明的、澄澈的蓝,高远得没有一丝云翻。

阿尔卑斯山的雪顶在远处连绵起伏,在阳光下闪烁着清冷而永恒的光泽。

平原上绿草如茵,点缀着零星的农舍和成片的树林,宁静得如同中世纪油画。

然而,在这片田园诗般的风景之下,深埋着一台人类有史以来建造的最复杂、最精密的机器——大型强子对撞机(LHC),以及环绕其分布的、如同巨大地下城市般的实验装置。

欧洲核子研究中心()的主园区,坐落在这片平原的边缘。

建筑风格是二十世纪中叶的现代主义与后期功能性建筑的混合体,线条简洁,色调灰白,充满了实用主义的冷峻感。

但此刻,在7号实验楼,ATLAS探测器控制中心,气氛却与窗外静谧的夏日截然不同。

控制中心内部空间高阔,呈半圆形阶梯状布局,像一个小型剧院。

正前方是一面巨大的、由数十块高清屏幕拼接而成的弧形主显示屏,几乎占据了整面墙。

屏幕上,瀑布般的数据流永不停歇地滚动,五彩斑斓的图表、曲线、数字、模拟动画不断刷新,宛如一幅动态的、关于物质最深层结构的抽象壁画。

稍低一些的位置,是稍小一些的辅助显示屏,分别显示着各个子探测器的状态、束流参数、在线事件显示器、以及来自全球各地合作机构的远程监控画面。

空气中弥漫着低沉的、持续的电子设备嗡鸣声,混合着空调系统送出冷风的嘶嘶声,以及键盘敲击、鼠标点击、还有偶尔响起的、压低了声音的快速交谈。

这是一种属于前沿大科学的、高度专注又充满紧张感的背景音。

光线被刻意调暗,以便于观看屏幕上密集的数据和图像。

只有控制台上一排排幽绿的、橘红的、乳白的指示灯,像无数只永不疲倦的眼睛,在昏暗中明灭闪烁,勾勒出操作员们专注的侧影。

空气中飘散着淡淡的咖啡香、速溶汤料的味道,以及一种难以言喻的、混合了臭氧、塑料和精密仪器冷却液的独特气息——这是大型粒子物理实验独有的“气味”

徐川(泡利)坐在靠近控制室后方、相对安静一些的数据分析工作区。

这里摆放着几排高性能计算机终端,是供物理分析人员在线处理数据、运行快速重建和筛选算法的地方。

他面前并排摆着西台巨大的弧形显示器,屏幕的光芒映亮了他专注而略显疲惫的脸。

他穿着标准的深蓝色短袖Polo衫,左胸口绣着ATLAS合作组的标志,外面套着一件灰色的连帽运动衫,袖子随意地挽到手肘。

头发有些凌乱,下巴上冒出了青色的胡茬,眼睛下方带着淡淡的阴影,但那双眸子,却在屏幕冷光的映照下,亮得惊人,锐利得仿佛能刺穿数据背后的一切迷雾。

他己经在这里连续工作了超过三十个小时。

除了偶尔去洗手间,或者到旁边的休息区冲一杯浓得发黑的咖啡,他的视线几乎没有离开过屏幕。

身体是疲惫的,但精神却处于一种奇异的、高度亢奋的状态,仿佛有一根无形的弦,在脑海中绷紧,感知着数据流中任何一丝不寻常的颤动。

这是ATLAS合作组W玻色子质量高精度重新测量项目的关键数据分析阶段。

距离2022年夏天CDF合作组那震惊学界的、声称发现W玻色子质量与标准模型预言存在7个标准偏差(7σ)的异常结果,己经过去了近两年。

这两年间,粒子物理学界经历了从最初的震惊、兴奋、怀疑,到随后的激烈辩论、深入核查,再到ATLAS、CMS、LHCb等LHC上的实验组投入巨大资源,利用Run2和最新Run3期积累的海量数据,进行独立、交叉的重新测量。

物理学界在等待一个最终的、权威的裁决。

徐川(泡利)作为格罗斯教授团队的核心成员,深度参与了这个项目。

他主要负责的,是利用ATLAS探测器收集的、W→lν(l=电子或缪子)衰变道的数据,进行最精细的、与探测器响应和物理模型相关的系统性误差评估与建模。

这是一个极其繁琐、却又至关重要的环节。

W玻色子的质量无法首接测量,必须通过精确测量其衰变产物(带电轻子和中微子)的运动学量(横向动量、缺失横向能量等),结合复杂的模拟和拟合程序,反推出来。

任何微小的系统误差——来自轻子的能量刻度、能量分辨率、探测效率、强子喷注的能量校正、初态辐射模型、部分子分布函数(PDF)的不确定性、以及背景过程的模拟等等——都可能被放大,最终影响质量提取的中心值和误差棒。

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