黑科技进修手册（重生）——木兮娘(116)
回宿舍躺了一天，消化陈惊璆离开的感情阈值，直到第三天才恢复精神，接到维斯教授的通知，驱车前往明尼苏达州的矿山深处观测暗物质。
明尼苏达州一座废弃的矿山深处建有美国第二座观测暗物质的高级实验室，于2011年一项名为COGENT的项目中观测到弱相互作用大质量粒子（WIMP）。
WIMP是被假定为暗物质的一种大质量粒子，可以通过捕捉锗晶体撞击WIMP后产生的特定数量的能量，寻找WIMP的运动轨迹及其存在。
根据维斯教授发送的地点，盛明安找到建立在废弃铁矿深处的高级实验室，电话里告诉维斯教授，过了一会就有一个青年出来接他。
青年说：我叫塞西尔，是维斯教授的助手。他在前面带路，进入电梯，抵达地底七层后出来，刷工作卡并登记才被允许进去。
老板受雇佣，必须在这里待满半个月，研究一个WIMP和人体相撞的设想是否与实际相符的课题。这里出入都需要工作证，老板说你只是过来参观几天的暗物质观测，所以等会我带你去办张临时工作证就行。
盛明安：谢谢。
塞西尔：走吧，先去找老板。
他走进电梯，又向下三层，出来后是一条五米来长的走廊，穿过走廊就能看见前面一个重达250公斤的巨型粒子探测器。
维斯教授和一些实验室研究人员正站在操纵台上聊着什么，盛明安和塞西尔走过去，安静站在后面没有插话。
维斯教授：概括所有数据计算至少可以得出一个结论，WIMP和原子核碰撞的几率远超我们之前的课题设想，和人体原子核碰撞的几率大概每分钟一次。我之前以为它们和人体原子核碰撞的概率，可能是一个人一生中的一次。
WIMP和轴子、中微子都是目前暗物质的主流候选粒子，根据宇宙标准模型推测，宇宙中充满WIMP，每分每秒就有十亿计的粒子穿过地球、动植物，只有少数特定的粒子会跟其他粒子相撞，从而爆发出一定数量的能量。
这股能量可以被观测、被计算，通过计算就可以更清晰的了解目前无法被人类技术观测的神秘粒子。
而如果清晰计算出这种神秘粒子就能进一步推测是否是暗物质。
粒子探测器采用二相型氙技术，测量弱相互作用的某部分暗物质候选粒子和氙原子核撞击后留下的信号。
旁边一个白衣研究人员点头赞同：还是需要更新探测装置才能更精准的观测到WIMP。
现代物理两大未知谜团之一的暗物质，即使观测到WIMP的存在，仍无法采集和利用WIMP，不过至少证明超对称理论。
盛明安凑过去看显示屏中显示的信号，那些都是探测器观测到的粒子信号，但大部分似乎都是背景信号。
收集到这些信号，再结合天文学观测，即根据被引力牵引形成团块的暗物质围绕银河银河系中心以某个速度运动，以麦克斯韦方程分布，理论上可以计算出粒子穿过探测器的工作介质。
然后根据弱相互作用计算粒子和工作介质反应的概率，但是概率很低，这就要求探测器的灵敏度越精确越好。
而提高探测器灵敏度的方法大抵两种，一种是充入大量液态氙，保持探测器上方一定的氙气，这就是二相氙型技术，也是维斯教授此刻提出来的办法。
顶部到汽液表面，汽液表面到底部，对探测器施加两个电场。维斯教授吩咐完，回头见盛明安：来了？
盛明安点头。
维斯教授：觉得怎么样？
盛明安：感觉很新奇。
维斯教授：没参与过探测器观测？
盛明安：没见过这种大型的探测器。
这种大型装置太稀有，以前没机会使用，现在当然也没有权限使用，只不过是维斯教授带他进来参观罢了。
维斯教授：你对粒子探测和暗物质处于一个很陌生的基础阶段，这段时间，你就跟在塞西尔身边实习。多看多学多动手，但是不要自作聪明。这里暂时没有情报组织的眼睛，不过他们每隔一段时间就会过来查看，你的出入证明都被记录进中央电脑。
这处实验室是美国大型国家实验室，经过审核后，可以带一些学生进来实习，不过只能在外围，不能接触到真正的核心。
像这座建造了粒子探测器的地下实验室并不是美国最大的探测器实验室，名为苏丹地下实验室也是探测暗物质，只是候选粒子是中微子。
它建造在八百米以下的地底，极为机密。
盛明安表示他记住，参与课题时一定谨言慎行。
维斯教授：你的课题任务是采集信号，别做多余的事。
他再三警告，显然很重视这方面。
事后，塞西尔说：别怪老板严苛，因为曾经有一个学生做了不该做的事情而被情报组织判定涉嫌泄露国家机密，被当成间谍拷问了六个月，结果有一天从楼梯上掉下来摔断脖子死了。那是一个很有天赋的年轻人，老板曾经很重视他。
盛明安心惊，询问：他做了什么？
塞西尔：他借用老板的工作证去到核心区借用装置做他的一个设想，我们都知道他是一个科学狂人，只是想要更准确的信号论证设想。
他耸耸肩，小声说：他快毕业了。那是一个波斯人，他拒绝了联邦研究所的邀请，准备回到祖国，恰好他手里一项很重要的科研项目有了新突破。
被迫害？被暗杀？
盛明安挑眉，见塞西尔很快转移话题，他从善如流，只将这件事记在了心里。
第104章 恒河沙[09]
信号采集没什么技术难度,盛明安只需要注意采集到的信号和预期信号的差距，寻找是否有超出预期的信号并记录下来。
至于是否能解释超出预期的信号是什么，维斯教授并不强求他必须解答。
毫无疑问,日常工作枯燥无聊至极。
出于谨慎,维斯教授没有带盛明安参与核心课题的意思,实验室的科研人员也很忙，意浪费时间解答盛明安的疑问，以至于他在研究所里打杂七八天,仍在实验室外围走动。
不过盛明安理解研究所的防备，就算是美籍学生，估计也是相同待遇。
虽然参与不了核心课题，但连续几天盯着闪光信号被记录，盛明安已经能够辨出预期信号、伪信号和超出预期信号的差别。
这天，盛明安吃过早餐后来到粒子探测器操作台前，看了眼显示屏捕捉到的信号,将其记录下来，计算信号捕捉次数，和预期信号对比多出五次。
多出来的五次信号是特殊信号,代表新的、未被现的某种粒子，可能是暗物质新的候选粒子,但也可能是毫意义的伪信号。
上一场信号采集结束,距离下一场信号采集估计得是十几个小时之后,左右闲来无事,盛明安便观察超出预期的五次信号。
超出预期信号在探测过程中被称为意外事件，可以通过物理公式计算意外事件的能谱。
盛明安尝试推测出意外事件的能谱，首先别从对粒子探测器的深入了解，比如探测器响应信号研究获取探测效率和能量分辨率等重要信息,因为这些信息也可用于最终暗物质的析。
其次是粒子探测器的低能事例刻度，这里需要运用到nest模型。
粒子探测器响应信号研究和低能事例刻度两个步骤最繁杂，所以盛明安重点照顾，耗费几个小时时间才终于完成，筛选出意外事件中的伪信号，剩下一共十五次超出预期的信号。
他将这五次超预期信号归纳到一旁，全神贯注投入其中，计算出能谱，现超预期信号能谱或与太阳轴子的模型能谱相似，与太阳轴子信号吻合。
换句话说，粒子探测器观测采集到的15次超预期信号很有可能就是太阳轴子！
盛明安感到困惑，等塞西尔一来就将他的现全盘告知，满以为塞西尔重视，哪料他不在乎的说：不用管这些伪信号。
？
塞西尔：研究所三年来的暗物质探测实验一共观测到这种偶然事件两百七三次，超过九成的偶然事件是误的伪信号。
我计算过，30的意外事件和太阳轴子信号吻合，我们很可能探测到另一种假设粒子的存在。
不可能。塞西尔断然道：你说的意外事件一开始是在三年前的某次原子撞击实验观测中被记录下来，我们最初的想法跟你现在的想法一样，以为那是一种新粒子，但实际不是。
采集到的两百七三次意外事件经过析后确定要么是采集装置带来的误差，要么是可以模仿daa信号的渺子我们建立了渺子模型，成功解释侦测到的daa信号。
是吗？盛明安疑惑，隐约觉得他采集到的意外事件不全然都是伪信号。
塞西尔肯定地说：当然！
盛明安摇头：如果你说的是事实，那这一次信号采集到的超预期信号被筛选下来的15次特殊信号，和太阳轴子信号吻合应该怎么解释？
塞西尔：也许只是一次美丽的误会。你要知道，造成信号误差的数据因素太多了。光是探测装置的技术限制他指向前面的管状装置说：就不是目前能够被完美解决的。
见盛明安还是不信，塞西尔说：这样吧，我等带你去看前留下的记录，都是针对观测的意外事件的能源析结果记录。看完你就明白了。
前几次的意外事件能源析记录？
盛明安眼睛一亮，我能看？数据样本多一点，通往正确结果的概率就大一点。
塞西尔：都是不重要的数据。你等，我现在去调取样本数据。说完他就用自己的权限调取出样本数据。
盛明安复制了一份，多谢。
塞西尔头也不抬：不用。在这研究所里实习是很难得的机会，至少你摸到it没有的粒子探测器，但实习时间太短，你能学到的东西太少。如果这些样本数据能够帮到你，对你、对我们都是件好事。
毕竟样本数据出自他们的研究所。
说了，我们的实验目的是观测wi。
盛明安笑了笑，领了这份情，拿着样本数据回房间，解决晚餐后就开始筛选三年来观测到的超预期信号。
房间里的灯亮了一整晚，盛明安在纸上落下最后一笔，盯着得出来的数据喃喃自语：在观测到的信号基础上，排除了各个误差因素，最终与太阳轴子信号拟合的超预期信号数值是五多个，占总超预期信号将近17，但总体置信度不到5siga，不能断定为太阳轴子。
三年实验下来的样本数据中，除却预期的wi信号吻合外，还多出一部分超出预期的信号。这一部分信号筛选掉误差等伪信号，剩下几份特殊信号。
经计算后，特殊信号的能级和太阳轴子信号拟合。
因此合理揣测wi实验观测过程中产生的特殊信号是太阳轴子，另一种暗物质候选粒子。
可惜置信度不到5siga。
所谓置信度即对一个概率样本的某个总体参数的区间估计，该参数真实值有一定几率落在这个区间估计里。
而在物理世界中，5siga是一项发现成立公认的阈值。
特殊信号和太阳轴子信号拟合的置信度超过5siga不一定证明该特殊粒子是太阳轴子，但是该现成立的概率变大。
置信度虽然不到5siga，但也接近了。
假如公布这个发现，一定有一批物理学者蜂拥而来。
盛明安一笑，也是不小的收获。
他将数据和计算过程全部整理一遍，第二天便向维斯教授说了他的发现。维斯教授果然感兴趣，看完他的报告和计算结果，表示他就这个发现向上面申请继续深入探索。
你的现为研究暗物质的学者们提供一条新的路，我想他们会很高兴。维斯教授感叹：你也比我想象中的更具有天赋。
盛明安在研究所一周的现，远胜其他工作了两三年的科研人员。
报告中的异常信号早在三四年前出现，但所有人都将它们当成误差而扔到一旁，吝啬于多给予几精力深入研究。
在一旁的塞西尔满心好奇和不解：我们追查过这些信号，一开始还做了标记，计算过后都确认是误差，几次下来都没现异常。
他接过维斯教授手中的报告一一翻看，当看到此前被他们定为伪信号的数据被重新计算后列入特殊信号，不由惊愕：你怎么现这些信号有问题？为什么得出的结果和我们不一样？
我重新计算了所有的超预期信号，剔除一些经典误差值，排除一部分伪信号，现探测器存在一种因氚而产生的新的背景污染源。这种背景污染源和另外一种污染源很相似，很容易被忽略，它的数据插入造成特殊信号形似伪信号，只要将背景污染源的数据重新计算就可以筛选出特殊信号。
塞西尔恍然大悟：原来如此。
他惊讶于盛明安的敏锐，居然能够察觉到那么细微的数据，真是可怕。
塞西尔想了想，说道：我想深入研究这种特殊信号，盛，你要不要来帮我？
盛明安拒绝了，我没时间。
课题即将结束，他准备回国。
塞西尔才想起盛明安参与课题的时间不过短短两周，赶紧挽留：你可以留下来继续参与新的课题，只要老板是课题起人就行。
反正盛明安是维斯教授的学生，参加他的课题不就等同于他在it上课！
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明尼苏达州一座废弃的矿山深处建有美国第二座观测暗物质的高级实验室，于2011年一项名为COGENT的项目中观测到弱相互作用大质量粒子（WIMP）。
WIMP是被假定为暗物质的一种大质量粒子，可以通过捕捉锗晶体撞击WIMP后产生的特定数量的能量，寻找WIMP的运动轨迹及其存在。
根据维斯教授发送的地点，盛明安找到建立在废弃铁矿深处的高级实验室，电话里告诉维斯教授，过了一会就有一个青年出来接他。
青年说：我叫塞西尔，是维斯教授的助手。他在前面带路，进入电梯，抵达地底七层后出来，刷工作卡并登记才被允许进去。
老板受雇佣，必须在这里待满半个月，研究一个WIMP和人体相撞的设想是否与实际相符的课题。这里出入都需要工作证，老板说你只是过来参观几天的暗物质观测，所以等会我带你去办张临时工作证就行。
盛明安：谢谢。
塞西尔：走吧，先去找老板。
他走进电梯，又向下三层，出来后是一条五米来长的走廊，穿过走廊就能看见前面一个重达250公斤的巨型粒子探测器。
维斯教授和一些实验室研究人员正站在操纵台上聊着什么，盛明安和塞西尔走过去，安静站在后面没有插话。
维斯教授：概括所有数据计算至少可以得出一个结论，WIMP和原子核碰撞的几率远超我们之前的课题设想，和人体原子核碰撞的几率大概每分钟一次。我之前以为它们和人体原子核碰撞的概率，可能是一个人一生中的一次。
WIMP和轴子、中微子都是目前暗物质的主流候选粒子，根据宇宙标准模型推测，宇宙中充满WIMP，每分每秒就有十亿计的粒子穿过地球、动植物，只有少数特定的粒子会跟其他粒子相撞，从而爆发出一定数量的能量。
这股能量可以被观测、被计算，通过计算就可以更清晰的了解目前无法被人类技术观测的神秘粒子。
而如果清晰计算出这种神秘粒子就能进一步推测是否是暗物质。
粒子探测器采用二相型氙技术，测量弱相互作用的某部分暗物质候选粒子和氙原子核撞击后留下的信号。
旁边一个白衣研究人员点头赞同：还是需要更新探测装置才能更精准的观测到WIMP。
现代物理两大未知谜团之一的暗物质，即使观测到WIMP的存在，仍无法采集和利用WIMP，不过至少证明超对称理论。
盛明安凑过去看显示屏中显示的信号，那些都是探测器观测到的粒子信号，但大部分似乎都是背景信号。
收集到这些信号，再结合天文学观测，即根据被引力牵引形成团块的暗物质围绕银河银河系中心以某个速度运动，以麦克斯韦方程分布，理论上可以计算出粒子穿过探测器的工作介质。
然后根据弱相互作用计算粒子和工作介质反应的概率，但是概率很低，这就要求探测器的灵敏度越精确越好。
而提高探测器灵敏度的方法大抵两种，一种是充入大量液态氙，保持探测器上方一定的氙气，这就是二相氙型技术，也是维斯教授此刻提出来的办法。
顶部到汽液表面，汽液表面到底部，对探测器施加两个电场。维斯教授吩咐完，回头见盛明安：来了？
盛明安点头。
维斯教授：觉得怎么样？
盛明安：感觉很新奇。
维斯教授：没参与过探测器观测？
盛明安：没见过这种大型的探测器。
这种大型装置太稀有，以前没机会使用，现在当然也没有权限使用，只不过是维斯教授带他进来参观罢了。
维斯教授：你对粒子探测和暗物质处于一个很陌生的基础阶段，这段时间，你就跟在塞西尔身边实习。多看多学多动手，但是不要自作聪明。这里暂时没有情报组织的眼睛，不过他们每隔一段时间就会过来查看，你的出入证明都被记录进中央电脑。
这处实验室是美国大型国家实验室，经过审核后，可以带一些学生进来实习，不过只能在外围，不能接触到真正的核心。
像这座建造了粒子探测器的地下实验室并不是美国最大的探测器实验室，名为苏丹地下实验室也是探测暗物质，只是候选粒子是中微子。
它建造在八百米以下的地底，极为机密。
盛明安表示他记住，参与课题时一定谨言慎行。
维斯教授：你的课题任务是采集信号，别做多余的事。
他再三警告，显然很重视这方面。
事后，塞西尔说：别怪老板严苛，因为曾经有一个学生做了不该做的事情而被情报组织判定涉嫌泄露国家机密，被当成间谍拷问了六个月，结果有一天从楼梯上掉下来摔断脖子死了。那是一个很有天赋的年轻人，老板曾经很重视他。
盛明安心惊，询问：他做了什么？
塞西尔：他借用老板的工作证去到核心区借用装置做他的一个设想，我们都知道他是一个科学狂人，只是想要更准确的信号论证设想。
他耸耸肩，小声说：他快毕业了。那是一个波斯人，他拒绝了联邦研究所的邀请，准备回到祖国，恰好他手里一项很重要的科研项目有了新突破。
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盛明安挑眉，见塞西尔很快转移话题，他从善如流，只将这件事记在了心里。
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至于是否能解释超出预期的信号是什么，维斯教授并不强求他必须解答。
毫无疑问,日常工作枯燥无聊至极。
出于谨慎,维斯教授没有带盛明安参与核心课题的意思,实验室的科研人员也很忙，意浪费时间解答盛明安的疑问，以至于他在研究所里打杂七八天,仍在实验室外围走动。
不过盛明安理解研究所的防备，就算是美籍学生，估计也是相同待遇。
虽然参与不了核心课题，但连续几天盯着闪光信号被记录，盛明安已经能够辨出预期信号、伪信号和超出预期信号的差别。
这天，盛明安吃过早餐后来到粒子探测器操作台前，看了眼显示屏捕捉到的信号,将其记录下来，计算信号捕捉次数，和预期信号对比多出五次。
多出来的五次信号是特殊信号,代表新的、未被现的某种粒子，可能是暗物质新的候选粒子,但也可能是毫意义的伪信号。
上一场信号采集结束,距离下一场信号采集估计得是十几个小时之后,左右闲来无事,盛明安便观察超出预期的五次信号。
超出预期信号在探测过程中被称为意外事件，可以通过物理公式计算意外事件的能谱。
盛明安尝试推测出意外事件的能谱，首先别从对粒子探测器的深入了解，比如探测器响应信号研究获取探测效率和能量分辨率等重要信息,因为这些信息也可用于最终暗物质的析。
其次是粒子探测器的低能事例刻度，这里需要运用到nest模型。
粒子探测器响应信号研究和低能事例刻度两个步骤最繁杂，所以盛明安重点照顾，耗费几个小时时间才终于完成，筛选出意外事件中的伪信号，剩下一共十五次超出预期的信号。
他将这五次超预期信号归纳到一旁，全神贯注投入其中，计算出能谱，现超预期信号能谱或与太阳轴子的模型能谱相似，与太阳轴子信号吻合。
换句话说，粒子探测器观测采集到的15次超预期信号很有可能就是太阳轴子！
盛明安感到困惑，等塞西尔一来就将他的现全盘告知，满以为塞西尔重视，哪料他不在乎的说：不用管这些伪信号。
？
塞西尔：研究所三年来的暗物质探测实验一共观测到这种偶然事件两百七三次，超过九成的偶然事件是误的伪信号。
我计算过，30的意外事件和太阳轴子信号吻合，我们很可能探测到另一种假设粒子的存在。
不可能。塞西尔断然道：你说的意外事件一开始是在三年前的某次原子撞击实验观测中被记录下来，我们最初的想法跟你现在的想法一样，以为那是一种新粒子，但实际不是。
采集到的两百七三次意外事件经过析后确定要么是采集装置带来的误差，要么是可以模仿daa信号的渺子我们建立了渺子模型，成功解释侦测到的daa信号。
是吗？盛明安疑惑，隐约觉得他采集到的意外事件不全然都是伪信号。
塞西尔肯定地说：当然！
盛明安摇头：如果你说的是事实，那这一次信号采集到的超预期信号被筛选下来的15次特殊信号，和太阳轴子信号吻合应该怎么解释？
塞西尔：也许只是一次美丽的误会。你要知道，造成信号误差的数据因素太多了。光是探测装置的技术限制他指向前面的管状装置说：就不是目前能够被完美解决的。
见盛明安还是不信，塞西尔说：这样吧，我等带你去看前留下的记录，都是针对观测的意外事件的能源析结果记录。看完你就明白了。
前几次的意外事件能源析记录？
盛明安眼睛一亮，我能看？数据样本多一点，通往正确结果的概率就大一点。
塞西尔：都是不重要的数据。你等，我现在去调取样本数据。说完他就用自己的权限调取出样本数据。
盛明安复制了一份，多谢。
塞西尔头也不抬：不用。在这研究所里实习是很难得的机会，至少你摸到it没有的粒子探测器，但实习时间太短，你能学到的东西太少。如果这些样本数据能够帮到你，对你、对我们都是件好事。
毕竟样本数据出自他们的研究所。
说了，我们的实验目的是观测wi。
盛明安笑了笑，领了这份情，拿着样本数据回房间，解决晚餐后就开始筛选三年来观测到的超预期信号。
房间里的灯亮了一整晚，盛明安在纸上落下最后一笔，盯着得出来的数据喃喃自语：在观测到的信号基础上，排除了各个误差因素，最终与太阳轴子信号拟合的超预期信号数值是五多个，占总超预期信号将近17，但总体置信度不到5siga，不能断定为太阳轴子。
三年实验下来的样本数据中，除却预期的wi信号吻合外，还多出一部分超出预期的信号。这一部分信号筛选掉误差等伪信号，剩下几份特殊信号。
经计算后，特殊信号的能级和太阳轴子信号拟合。
因此合理揣测wi实验观测过程中产生的特殊信号是太阳轴子，另一种暗物质候选粒子。
可惜置信度不到5siga。
所谓置信度即对一个概率样本的某个总体参数的区间估计，该参数真实值有一定几率落在这个区间估计里。
而在物理世界中，5siga是一项发现成立公认的阈值。
特殊信号和太阳轴子信号拟合的置信度超过5siga不一定证明该特殊粒子是太阳轴子，但是该现成立的概率变大。
置信度虽然不到5siga，但也接近了。
假如公布这个发现，一定有一批物理学者蜂拥而来。
盛明安一笑，也是不小的收获。
他将数据和计算过程全部整理一遍，第二天便向维斯教授说了他的发现。维斯教授果然感兴趣，看完他的报告和计算结果，表示他就这个发现向上面申请继续深入探索。
你的现为研究暗物质的学者们提供一条新的路，我想他们会很高兴。维斯教授感叹：你也比我想象中的更具有天赋。
盛明安在研究所一周的现，远胜其他工作了两三年的科研人员。
报告中的异常信号早在三四年前出现，但所有人都将它们当成误差而扔到一旁，吝啬于多给予几精力深入研究。
在一旁的塞西尔满心好奇和不解：我们追查过这些信号，一开始还做了标记，计算过后都确认是误差，几次下来都没现异常。
他接过维斯教授手中的报告一一翻看，当看到此前被他们定为伪信号的数据被重新计算后列入特殊信号，不由惊愕：你怎么现这些信号有问题？为什么得出的结果和我们不一样？
我重新计算了所有的超预期信号，剔除一些经典误差值，排除一部分伪信号，现探测器存在一种因氚而产生的新的背景污染源。这种背景污染源和另外一种污染源很相似，很容易被忽略，它的数据插入造成特殊信号形似伪信号，只要将背景污染源的数据重新计算就可以筛选出特殊信号。
塞西尔恍然大悟：原来如此。
他惊讶于盛明安的敏锐，居然能够察觉到那么细微的数据，真是可怕。
塞西尔想了想，说道：我想深入研究这种特殊信号，盛，你要不要来帮我？
盛明安拒绝了，我没时间。
课题即将结束，他准备回国。
塞西尔才想起盛明安参与课题的时间不过短短两周，赶紧挽留：你可以留下来继续参与新的课题，只要老板是课题起人就行。
反正盛明安是维斯教授的学生，参加他的课题不就等同于他在it上课！
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