他从被人忽视的信号里,“捉”到五夸克粒子(图)

发布时间:2020-02-05 13:30 | 来源:科技日报 2020年02月05日 第06版 | 查看:119次

实习记者 代小佩

张黎明供图

“叫我张黎明就好。”被叫“张教授”时,41岁的张黎明显得有些不安。这位清华大学工程物理系副教授笑着说,他更愿意别人直呼其名,“叫‘张老师’稍微好一点”。

  采访当日下午1点,张黎明办公室窗外不时传来敲敲打打或机械转动的声音,但屋内的张黎明笔挺地坐在办公桌前,对着电脑专心致志地查看一组实验数据。

  张黎明是个能沉下心的人,分析数据是他的强项。2015年,欧洲大型强子对撞机底夸克探测器(LHCb)实验组首次发现了五夸克粒子,该研究成果被列入2015年度国际物理学领域的十项重大突破。作为LHCb国际合作组成员,张黎明主要承担这项研究中的数据分析工作。后来团队发现最初的五夸克粒子实际上是两个独立的五夸克粒子(被称为第一种和第二种五夸克粒子)。

  去年4月,张黎明和团队成员又发现了第三种五夸克粒子,新结果有望进一步揭示有关夸克粒子的诸多奥秘。

  抓住细节,发现五夸克粒子“踪迹”

  1964年,诺贝尔奖获得者默里·盖尔曼提出夸克模型。该理论认为,存在上、下、粲、奇、底和顶6种夸克,它们都拥有自己的反物质。科学家随后提出了各种夸克组合。

  如果把粒子分为基本粒子、普通粒子和稀有/特殊粒子,五夸克粒子就属于稀有/特殊粒子。过去50多年间,寻找五夸克粒子的实验很多,但始终都没能得出准确的结论。

  一个偶然的机会,让张黎明及其同事发现了五夸克粒子的“踪迹”。

  2014年某日,张黎明和同事在实验室做常规实验。

  “当时,粒子的质量谱上出现了一个很明显的波峰。”张黎明说,他们那时在和美国雪城大学的科研人员一起做一项研究。但美国组的成员并没有把这个信号当回事,他们单纯地认为,这个波峰是其他效应作用的结果,因而未对这个现象做进一步的分析。

  但张黎明和清华大学实验组成员没有忽略这个特殊的峰值。“如果是其他效应,波峰不会这么明显。所以,我们推测,这可能是1个五夸克粒子的结构,于是决定做一些计算去验证我们的猜想。”张黎明说。

  但构建验证模型的过程并不顺利。由于模型涉及很多参数,相关计算进度十分缓慢,优化程序成了摆在团队面前的难题。

  虽然遇到问题,但张黎明和同事们并未轻易放弃。他们花了两个月左右的时间去优化计算程序,张黎明说:“之前做1次计算,要花3天,程序优化以后,只需要6个小时。”

  实验结果证明,张黎明及其同事的猜想是对的。

  不善言谈,只有聊到专业话才多一点

  之所以能顺利“捕捉”到五夸克粒子,张黎明认为,这与团队的经验和长期思考有关,否则很容易错过这次重要的发现。

  “成功找到五夸克粒子,关键在于团队力量和执着精神。遇到困难时,想办法解决问题。”张黎明说,勤奋加善于总结规律,是自己的法宝。

  时间回溯至42年前。1978年,张黎明生于河南省驻马店市,1997年他以优异的成绩考入中国科学技术大学物理系。“因为学物理出国深造更容易,我想开阔自己的视野。”他说。

  上大学时,每次放假回家,父母还是会要求张黎明每天早上8点前必须起床。他回忆道,父母对他的教育可以用“严格”来形容。

  塑造张黎明勤勉性格的,不只有父母,还有老师。

  在日本高能加速器研究机构(KEK)从事博士后研究工作时,张黎明被老师刻苦钻研的精神所感染。“我在日本的老师是KEK的负责人,他不爱说话,工作十分勤奋,每天凌晨两点睡觉,早上七八点起床。有时很晚给他发邮件,他也会立刻回复。”张黎明回忆道。

  如今,他每天晚上12点睡觉,早上7点左右开始工作。和日本老师一样,张黎明也不爱说话。

  整个采访过程中,几乎在回答每个问题时,他都要思考良久,且寥寥数语便结束。只有谈起五夸克粒子,他的话才多了一点儿。他沉浸在内心世界时的模样,不像是大学教授,倒像是怀有心事、内向青涩的学生。

  未来,张黎明将继续和团队一起,攀登科研新高峰。

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