第831章 粒子加速实验,相对论效应
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因为下午要进行实验,团队成员都没有离开实验楼,而是让两名学生助理去食堂带来食物。
很快,助理便拿着纸盒装的热狗还有咖啡回来,放在桌上,任由大家拿去。
方文虽然才加入这个团队,却很自然融入其中,拿起一个热狗吃下。
吃完中饭,是一个小时午休时间,毕竟这个时点学生都休息了,进行实验可能出现意外闯入者。
劳伦斯也借此机会,让方文与团队其他人进行交流。
“大家都听我说过方先生的奇特能力。现在如果有谁不信的话,可以请他向大家证明一下。”
团队成员们纷纷看向方文。
对此,不用别人质疑,方文主动站出来。
随着手指的移动,一支金笔从团队实验物理学家罗伯特·威尔逊的上衣兜中飞出,环绕着方文转动。
随后,辐射检测与核化学专家米利肯·怀特的结婚戒指也在晃动。
“它要离开我了!”米利肯·怀特惊讶道。
“应该不会,太紧了。”方文笑着回道。
“谢天谢地,你的魔术太利害了。”米利肯·怀特捂着戒指道。
“这不是魔术,在很久以前,它被称为神的能力。”方文举起右手,向大家展示那枚维京符文戒指。“就是它,带给我这种奇特的能力。除了它外,我还拥有一些其他神奇的物品。这也是我能加入你们实验团队的原因。”
为了融入这个团队,方文说出了一些秘密。
这也成功引起了研究团队成员们的好奇心。
趁着午休时间,方文向他们说起了自己的冒险生涯。
以及冒险过程中得到的那些神秘物品。
可以治疗的四面金佛,让人更加虔诚的琥珀十字架,都让这些科学家们大呼惊奇。
这样的互动,也成功让方文融入了这个团队,不再有人质疑他。
毕竟可以通过电磁力控制物体移动的能力,也是对他们的实验很有用。
一个小时过去。
实验即将开始。
方文站在劳伦斯身旁,目光紧紧锁住这台凝聚了时代顶尖科技的设备。
劳伦斯异常严谨大声道:“准备开机,各岗位汇报状态。”
“离子源调试完毕,热阴极加热正常,可稳定产生铀离子。”
负责离子源的研究员俯身检查完设备,抬头高声汇报,他手中的仪器显示,热阴极发射能力已达到稳定值,足以产生满足实验需求的离子束。
方文按下皮带上的开关,启动感知异能,同时给维京符文戒指和纵目宝石注入能量。
异能启动,他看到了完全不一样的景象。
离子源的核心部件上,那是一个形似哑铃的装置,正是产生带电粒子的关键,他能隐约看到里面微弱的红光,那是热阴极加热后的迹象。
“磁场系统就绪,电磁铁励磁完成,磁场强度稳定在1.0T,符合实验参数。”另一位研究员盯着磁场监测仪,笔尖在记录簿上快速滑动,“D形盒间隙电场调试完毕,交变电场频率校准无误,可满足离子谐振加速条件。”
劳伦斯发明的回旋加速器,核心便是利用磁场与电场的协同作用,让带电粒子在D形盒中做螺旋运动,反复加速,无需过长的轨道就能获得足够能量,这也是它相较于传统直线加速器的最大优势。
“真空系统运行正常,偏转室与加速腔真空度达标。”
真空腔的设计可避免离子与空气分子碰撞,保证运动轨迹稳定
“收集系统就绪,两个收集器已校准位置。”
两个收集器,分别对应铀-235与铀-238的偏转轨迹。
“监测系统全部在线,质谱仪、盖革计数器正常工作。”
这些监测设备,可实时记录离子束强度、能量与辐射值,是实验数据的量化展现。
一声声汇报陆续传来,方文也同步对这台设备进行异能解构。
劳伦斯微微点头,目光扫过全场,最后落在方文身上:“方先生,你展现了非凡的能力,我需要你来提供有效且真实的判断。现在,我要说明下本次实验的内容。开机后离子束会从中心注入,在D形盒中加速,随后进入磁场区域发生偏转,当速度达到一定程度,便会分离,形成两种不同的铀同位素,被收集器收集。但目前为止,我们成功的次数非常少,希望你能带来帮助。”
“明白。”方文回道。
“开机!”劳伦斯一声令下。
实验室里瞬间响起一阵低沉的嗡鸣,那是高压电源启动、电磁铁开始高速运转的声音,地面甚至能感受到细微的震颤。
方文也全神贯注用异能观察着。
眼前原本冰冷厚重、布满管线与金属外壳的 60英寸回旋加速器,褪去了工业外壳,在他的感知里变成了极致精密、磅礴有序的微观世界。
他能“看见”上下两百吨重的巨型磁极里,无数电子顺着励磁线圈疯狂奔涌,如同两条永不枯竭的金色洪流,顺着铜制线圈层层缠绕、往复循环,在磁极间隙里织成了一张密不透风、均匀稳定的垂直磁场网。
那磁场不是无形的,在他的感知里是泛着淡蓝色柔光的致密力场,每一根磁感线的走向、每一处磁场强度的细微波动,都清晰无比。
视线穿透上下磁极之间密封的真空腔。
随着机器的运行,真空腔中心的离子源亮起极淡的微光,一颗颗粒子被剥离出来,带着微弱的初始能量,被磁场轻轻托住,踏入螺旋形的加速轨道。
在方文的眼里,这些粒子不再是不可见的微观物质,而是一颗颗拖着淡金色尾迹的光点,顺着磁场的约束,一圈圈匀速回旋。
每一次穿过 D形电极的间隙,就会被交变电场狠狠推一把,能量瞬间跃升,轨道半径随之微微扩大,尾迹的光芒也亮上一分。
光点一圈圈盘旋,速度越来越快,轨迹从细密的小螺旋,缓缓舒展成覆盖整个真空腔的大圆,能量层层堆叠、不断攀升,从初始的微弱动能,一路暴涨向十几万电子伏特的峰值。
累,极致的疲倦突然升起。
方文无法继续这种奇特的入微观察状态。
直接从微观观察中退出。
设备还在运行中。
方文暗叹,可惜啊,只看到部分粒子束流产生以及运行,却已经无力再观察之后的粒子束被收集的过程。
那也是最关键的,能看到,就能知道这台设备的问题出在哪。
一阵轰鸣声。
机器电源关闭。
设备逐渐停止恢复平静。
工作人员戴着铅胶防护手套,小心翼翼从回旋加速器磁极间隙的真空腔里取出两枚金属收集器,平放在防辐射操作台中央,神色带着一丝不易察觉的紧张。
他拿起盖格计数器,探头缓缓贴近第一枚收集器表面,仪器只发出零星的“咔哒”声,间隔漫长,表盘指针几乎纹丝不动,始终停留在背景辐射的基准刻度线附近;随后他移动探头,对准第二枚收集器,情况依旧,没有任何密集的脉冲声响,指针偶尔轻微晃动,却始终未达到铀 235富集后的辐射阈值。
他反复调整探头角度、更换检测位置,又核对了盖格计数器的校准参数,确认仪器正常无误后,才抬头面向劳伦斯汇报:
“劳伦斯先生,检测结果不理想。盖格计数器读数持续处于背景辐射水平,计数速率极低,两枚收集器检测到的电离辐射强度,均未达到铀 235富集后的标准辐照特征,与空白对照组的检测数据基本一致。
可以确定,本次铀 235同位素分离实验未成功,收集器内未富集到有效浓度的铀 235组分,推测是加速束流稳定性、磁场均匀度或分离参数设置出现偏差,导致同位素分离未达到预期效果。”
劳伦斯眉头瞬间拧紧,身旁的研究员们也纷纷返回各自操作岗位,立刻开始检查回旋加速器的各项运行参数,排查实验失败的原因。
他看向方文:“这次实验我们又失败了,成功率不到百分之十。我希望你的到来能够带给我们好运。”
处于疲倦状态的方文强打起精神道:“会好起来的。下一次实验,我要参与其中。”
劳伦斯想了下:“你可以做监测记录员,下一轮实验在后天开始,我们的实验需要消耗大量电能,无法每天都进行。你在这段时间里,就跟着米利肯·怀特学习能量监测记录。”
随即,方文便被安排到和辐射检测与核化学专家米利肯·怀特一组,一同工作。
两天时间过去。
方文使用异能进入微观观察的消耗恢复,也向米利肯·怀特学会了如何使用实验室设备进行能量监测。
新一轮实验开始。
这次,方文作为能量监测员,进入工作位,一边监测各种数据,一边用异能观察着。
回旋加速器通电后。
首先启动的是真空系统,真空泵持续运转,将加速腔与偏转室内的空气彻底抽出,仪表盘上的真空度指针缓缓攀升,最终稳定在预设数值。
紧接着,离子源开始工作,热阴极被持续加热,电子被剥离,铀原子失去电子后形成带正电的铀离子,这些微小的粒子在电场的作用下,被从离子源中引出,朝着D形盒的中心注入。
又到了这个节点。
方文深吸一口气,逐渐分散注意力,将微观观察的消耗降低,好维持到后续观察。
离子进入D形盒后,做回旋运动。
两个D形盒之间的狭缝中,交变电场不断变换方向,每当离子穿过狭缝,就会被电场加速一次,获得额外的能量;
而D形盒外部的强磁场,则如同无形的大手,将加速后的离子牢牢束缚在螺旋轨道上。
随着能量不断增加,离子的回旋轨道半径也逐渐变大,从中心的微小圆圈,慢慢向外扩展,形成一道看不见的螺旋轨迹,如同绽放的银色光晕。
“离子束流强稳定在24mA左右,能量逐步提升,目前已达到6MeV。”方文实时汇报着数据,将数据记录。
这一短暂分神报告数据后,他再度启动异能,进入那种微观观察状态。
他看到了一种极为奇特的变化。
那些离子光点,在加速过程中,因能量提升而产生的微小质量变化。
对了!方文顿时明白了劳伦斯团队为什么精密计算过的结果,总是会出错。
这是相对论效应。
在粒子加速过程中,当粒子速度接近光速的过程中,其运动质量会不断增加,这是狭义相对论的核心预测之一,又称为“质增效应”。
正是这个效应导致的离子轨迹偏移。
他抬头看向劳伦斯,问道:“问题出在相对论效应?”
劳伦斯点头,“你这么快就看出来了。是这样的,可我们缺乏精密调整的方法。”
说着,他出声道:“磁场强度微调,增加0.05T,修正离子轨迹偏移,确保束流稳定。”
研究员立刻转动旋钮,调整电磁铁的励磁电流,仪表盘上的磁场强度指针微微跳动,重新稳定在1.05T。
方文能清晰地感知到,磁场变化的瞬间,离子的回旋轨道发生了细微的偏移,原本有些散乱的离子束,重新变得集中起来,这便是劳伦斯团队一直在摸索的调整技巧,通过精准控制磁场强度,弥补相对论效应带来的影响。
几分钟后,离子束的能量达到了实验预设的10MeV,速度接近光速的12%,此时的螺旋轨迹已经扩展到D形盒的边缘,如同一个巨大的银色漩涡。
“离子束加速完成,准备引入偏转室,进行电磁分离。”劳伦斯沉声下令,研究员按下切换按钮,加速后的铀离子束被引入旁边的强磁场区域,正式进入分离环节。
方文的目光紧紧锁住偏转室,借助异能,他能清晰地看到,原本整齐的离子束,在强磁场的作用下,逐渐分裂成两束。
质量较轻的离子,偏转半径较小,朝着左侧的收集器运动;质量较重的离子,偏转半径较大,朝着右侧的收集器偏移,两束离子如同两条分叉的溪流,沿着不同的轨迹,缓缓流向各自的收集容器。
“分离开始,收集器已开始捕获离子,质谱仪实时监测纯度。”研究员汇报着,质谱仪的屏幕上,出现了两条清晰的峰值曲线,分别对应铀-235与铀-238,峰值的高度代表着离子的含量。
劳伦斯走上前,盯着屏幕,神色略显凝重:“束流还是不够稳定,铀-235的纯度只有8%,离我们的目标还有差距。”
方文没有说话,只是静静感知着设备的每一处运转细节。
他发现了离子束不稳定的根源,一方面是交变电场的频率波动,导致离子加速时的能量不均衡;另一方面,磁场的均匀度不足,部分区域的磁场强度存在微小偏差,使得离子的偏转轨迹出现偏移。
这些细微的问题,肉眼无法察觉,即便是经验丰富的研究员,也只能通过数据判断大概,却无法精准定位症结所在,但在方文的机械感知异能下,一切都无所遁形。(本章完)
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