第175章 中微子之弦.靈能探測(cè)的新維度
2024年11月20日,廣東江門(mén)開(kāi)平市金雞鎮(zhèn)的地下700米深處,世界最大的中微子探測(cè)器——江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)探測(cè)器主體,如一枚巨大的藍(lán)色水晶球靜靜蟄伏。這座耗時(shí)八年建成的地下實(shí)驗(yàn)室,被厚重的花崗巖山體包裹,隔絕了地面99.99%的宇宙射線干擾,成為人類窺探微觀世界與宇宙奧秘的“地下天眼”。而今天,這里即將迎來(lái)歷史性的一刻——聯(lián)盟“中微子-靈能關(guān)聯(lián)研究”項(xiàng)目正式啟動(dòng),試圖揭開(kāi)兩種神秘能量形態(tài)背后的深層聯(lián)系。
實(shí)驗(yàn)室中央,直徑35.4米、高44米的有機(jī)玻璃球內(nèi),裝滿了2萬(wàn)噸超純水和液體閃爍體,球壁上鑲嵌著4.3萬(wàn)個(gè)光電倍增管,如滿天繁星般閃爍著微弱的藍(lán)光。當(dāng)中微子穿過(guò)探測(cè)器時(shí),會(huì)與水分子發(fā)生碰撞產(chǎn)生帶電粒子,這些粒子在液體閃爍體中激發(fā)熒光,被光電倍增管捕捉,轉(zhuǎn)化為可分析的電信號(hào)。而在探測(cè)器周?chē)?,新增設(shè)的一圈圈銀灰色環(huán)狀裝置格外醒目——這是林嵐帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)研發(fā)的“中微子-靈能探測(cè)聯(lián)動(dòng)裝置”,通過(guò)靈能感應(yīng)晶體陣列,實(shí)時(shí)捕捉可能伴隨中微子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的靈能波動(dòng)。
實(shí)驗(yàn)室的控制室內(nèi),數(shù)百臺(tái)服務(wù)器高速運(yùn)轉(zhuǎn),屏幕上數(shù)據(jù)流如瀑布般滾動(dòng)。張杰、林嵐、李哲三人站在主控制臺(tái)前,神情肅穆。張杰身著白色實(shí)驗(yàn)服,手中拿著一份厚厚的理論手冊(cè),這是他過(guò)去半年的心血結(jié)晶——《中微子-靈能耦合假說(shuō)》?!爸形⒆幼鳛橛钪嬷凶钌衩氐牧W又?,質(zhì)量極小、穿透性極強(qiáng),能輕松穿越地球?!睆埥艿穆曇粼诎察o的控制室內(nèi)格外清晰,“而靈能作為一種宏觀量子場(chǎng),其波動(dòng)規(guī)律一直難以捉摸。我們推測(cè),中微子在高速運(yùn)動(dòng)中可能會(huì)引發(fā)時(shí)空曲率的微小變化,這種變化恰好能激發(fā)靈能場(chǎng)的共振,形成可探測(cè)的靈能波動(dòng)?!?br />
林嵐正在對(duì)聯(lián)動(dòng)裝置進(jìn)行最后的調(diào)試,她面前的屏幕顯示著靈能感應(yīng)晶體的工作狀態(tài):“聯(lián)動(dòng)裝置已全部激活,24組靈能晶體陣列的感應(yīng)靈敏度達(dá)到0.01靈能單位,數(shù)據(jù)采樣頻率1000Hz,可同步捕捉中微子信號(hào)與靈能波動(dòng)?!彼焓钟|摸控制臺(tái)旁的晶體模塊,外殼傳來(lái)輕微的溫?zé)帷@是靈能晶體處于工作狀態(tài)的特征。為了研發(fā)這套裝置,她團(tuán)隊(duì)攻克了三大技術(shù)難題:一是靈能晶體的抗輻射設(shè)計(jì),地下實(shí)驗(yàn)室雖隔絕了大部分宇宙射線,但中微子碰撞產(chǎn)生的次級(jí)輻射仍會(huì)影響晶體性能,最終采用了多層石墨烯涂層,將輻射干擾降低至0.1%以下;二是信號(hào)同步采集,中微子信號(hào)與靈能波動(dòng)的產(chǎn)生時(shí)差僅為10^-12秒,必須實(shí)現(xiàn)兩種信號(hào)的毫秒級(jí)同步,為此開(kāi)發(fā)了專用的同步觸發(fā)芯片;三是低溫環(huán)境適應(yīng),實(shí)驗(yàn)室常年保持18℃恒溫,但靈能晶體在高強(qiáng)度工作下會(huì)發(fā)熱,因此設(shè)計(jì)了微型液冷系統(tǒng),確保晶體溫度穩(wěn)定在±0.5℃。
李哲則專注于數(shù)據(jù)融合分析系統(tǒng)的運(yùn)行測(cè)試,他面前的超級(jí)計(jì)算機(jī)正進(jìn)行著模擬數(shù)據(jù)處理:“數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)已接入探測(cè)器和聯(lián)動(dòng)裝置的信號(hào)源,采用分布式計(jì)算架構(gòu),可同時(shí)處理10^12字節(jié)的海量數(shù)據(jù),初步設(shè)定的信號(hào)識(shí)別算法已通過(guò)模擬驗(yàn)證,能快速篩選出疑似關(guān)聯(lián)信號(hào)。”他敲擊鍵盤(pán),調(diào)出系統(tǒng)的核心算法框架:“我們采用了深度學(xué)習(xí)與量子信號(hào)處理相結(jié)合的方法,先通過(guò)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)提取中微子信號(hào)和靈能波動(dòng)的特征向量,再利用量子糾纏態(tài)分析兩者的相關(guān)性,理論上能有效區(qū)分隨機(jī)噪聲和真實(shí)關(guān)聯(lián)信號(hào)?!?br />
上午10時(shí)整,“中微子-靈能關(guān)聯(lián)研究”首次探測(cè)實(shí)驗(yàn)正式啟動(dòng)??刂剖覂?nèi),所有屏幕同時(shí)亮起,探測(cè)器開(kāi)始捕捉來(lái)自太陽(yáng)和宇宙深處的中微子信號(hào),聯(lián)動(dòng)裝置的靈能晶體陣列也進(jìn)入全面監(jiān)測(cè)狀態(tài)。起初,一切都在按預(yù)期進(jìn)行:屏幕上不斷出現(xiàn)中微子信號(hào)的脈沖圖譜,峰值清晰、分布規(guī)律,而靈能波動(dòng)曲線則相對(duì)平緩,偶爾出現(xiàn)微小的起伏。
“第一組數(shù)據(jù)采集完成,中微子信號(hào)強(qiáng)度穩(wěn)定,靈能波動(dòng)處于背景噪聲水平。”技術(shù)人員匯報(bào)著初步結(jié)果。張杰眉頭微蹙,他知道,太陽(yáng)中微子的能量較低,引發(fā)的靈能波動(dòng)可能極其微弱,需要更長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)和數(shù)據(jù)積累?!袄^續(xù)采集,將觀測(cè)時(shí)間延長(zhǎng)至24小時(shí),同時(shí)擴(kuò)大數(shù)據(jù)采集范圍,納入銀河系宇宙射線中微子。”
隨著時(shí)間推移,采集到的數(shù)據(jù)量不斷增加,李哲的超級(jí)計(jì)算機(jī)開(kāi)始滿負(fù)荷運(yùn)行。然而,當(dāng)數(shù)據(jù)量突破10^14字節(jié)時(shí),意外出現(xiàn)了?!熬?!信號(hào)出現(xiàn)嚴(yán)重干擾,中微子信號(hào)與靈能波動(dòng)數(shù)據(jù)相互疊加,特征向量無(wú)法區(qū)分!”系統(tǒng)警報(bào)聲響起,李哲面前的屏幕上,原本清晰的中微子脈沖圖譜變得雜亂無(wú)章,靈能波動(dòng)曲線也出現(xiàn)了不規(guī)則的尖峰,兩條曲線交織在一起,根本無(wú)法判斷是否存在真實(shí)關(guān)聯(lián)。
“怎么回事?”張杰立刻湊到屏幕前,看著混亂的數(shù)據(jù)圖譜,“是聯(lián)動(dòng)裝置的干擾嗎?”
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林嵐迅速調(diào)取聯(lián)動(dòng)裝置的運(yùn)行日志:“靈能晶體陣列工作正常,沒(méi)有出現(xiàn)故障報(bào)警,輻射干擾在允許范圍內(nèi)?!彼謾z查了信號(hào)傳輸線路:“傳輸鏈路暢通,沒(méi)有數(shù)據(jù)丟失或延遲。”
李哲暫停了數(shù)據(jù)采集,開(kāi)始分析干擾的來(lái)源:“我們做個(gè)交叉驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),先關(guān)閉聯(lián)動(dòng)裝置,單獨(dú)采集中微子信號(hào)?!睂?shí)驗(yàn)調(diào)整后,中微子信號(hào)的脈沖圖譜立刻恢復(fù)了清晰,證明探測(cè)器本身沒(méi)有問(wèn)題?!霸訇P(guān)閉探測(cè)器,單獨(dú)運(yùn)行聯(lián)動(dòng)裝置。”靈能波動(dòng)曲線依舊平緩,沒(méi)有出現(xiàn)異常尖峰?!皢?wèn)題出在兩種信號(hào)的相互干擾上!”李哲得出結(jié)論,“中微子信號(hào)與靈能波動(dòng)的頻率存在部分重疊,當(dāng)兩種信號(hào)同時(shí)被采集時(shí),會(huì)發(fā)生頻譜混疊,導(dǎo)致數(shù)據(jù)無(wú)法區(qū)分?!?br />
這個(gè)問(wèn)題完全超出了前期的理論預(yù)測(cè),控制室內(nèi)的氣氛瞬間變得凝重。如果無(wú)法解決信號(hào)干擾問(wèn)題,整個(gè)研究項(xiàng)目將陷入停滯——沒(méi)有清晰的分離信號(hào),就無(wú)法驗(yàn)證中微子與靈能的關(guān)聯(lián)假說(shuō),更談不上利用這種關(guān)聯(lián)開(kāi)發(fā)新的靈能探測(cè)技術(shù)。
“頻譜混疊的本質(zhì)是兩種信號(hào)的特征頻率區(qū)間重疊,”張杰沉思道,“中微子信號(hào)的頻率范圍在1-10MHz,而靈能波動(dòng)的頻率恰好也在0.5-15MHz之間,這就導(dǎo)致了相互干擾。常規(guī)的濾波方法很難有效分離,因?yàn)闀?huì)同時(shí)過(guò)濾掉有用信號(hào)。”
林嵐嘗試調(diào)整聯(lián)動(dòng)裝置的靈能感應(yīng)頻率:“我可以將靈能晶體的感應(yīng)頻率調(diào)整至15-20MHz,避開(kāi)中微子信號(hào)的頻率區(qū)間,但這樣會(huì)降低靈能波動(dòng)的探測(cè)靈敏度,可能會(huì)錯(cuò)過(guò)微弱的關(guān)聯(lián)信號(hào)?!彼M(jìn)行了初步測(cè)試,調(diào)整頻率后,信號(hào)干擾確實(shí)減少了,但靈能波動(dòng)的探測(cè)強(qiáng)度下降了40%,許多微弱信號(hào)直接消失在背景噪聲中。
“這個(gè)方案不可行,”張杰否定道,“我們的核心目標(biāo)是捕捉微弱的關(guān)聯(lián)信號(hào),降低靈敏度就失去了研究的意義。”
李哲則把目光投向了數(shù)據(jù)處理算法:“既然硬件調(diào)整有局限,不如從軟件入手,開(kāi)發(fā)專門(mén)的信號(hào)分離算法。中微子信號(hào)