芝加哥冬日的清晨,灰白而冷硬。
林允寧醒來時,生物鐘還停留在巴黎時間。
太陽穴突突直跳,那是法國之行連續一個月高強度腦力輸出和跨越六個時區的長途飛行留下的生理性懲罰。
他赤腳踩在地板上,那種冰涼的觸感順着腳底板鑽進神經,強制驅散了睡意。
沒有飢餓感,只有極度的乾渴。
他走到廚房,從冰箱裏拿出一瓶礦泉水,擰開,一口氣喝了一半。
冰水順着食道沖刷下去,身體打了個激靈,意識終於從大西洋彼岸被拉回了密歇根湖畔。
書房的百葉窗沒關嚴,刺眼的白光切在橡木地板上。
林允寧坐進人體工學椅,喚醒了休眠的ThinkPad T61。
屏幕右下角的郵件圖標還在閃爍。
發件人:趙振華(IOP,CAS)
主題:Re:鐵基超導STM數據異常(絕密)
附件:ZBCP_Oscillation_Raw_Data.rar (102.4MB)
郵件正文很短:
“允寧,回到芝加哥了麼?這是過去兩週所有的原始譜圖。我們在零能處看到了峯,但在施加操縱磁場時,波形並不分裂,反而出現了很髒的震盪。
“老馮覺得是樣品表面重構的問題,但我直覺不對。你看看原始數據。”
林允寧下載附件,解壓,用Origin軟件打開了第一個.dat文件。
屏幕上跳出一簇密集的STS(掃描隧道光譜)曲線。
在能隙的中央,也就是電壓爲零的地方,聳立着一個尖銳的峯值??零能模(ZBCP)。
這是馬約拉納費米子存在的標誌性特徵之一。
只要看到這個峯,任何搞凝聚態物理的人都會心跳加速。
但他隨後打開了施加磁場後的數據圖。
原本尖銳的峯值並沒有像預期那樣分裂,而是像被什麼東西打散了一樣,出現了一系列毫無規律的震盪和展寬。
波形毛躁得像一把用壞了的鋸子。
這不正常。
林允寧盯着那堆“鋸齒”,手指在桌面上無意識地敲擊。
雜質?
熱漲落?
還是某種未知的量子效應?
“系統。
視野中幽藍色的光幕展開。
【啓動模擬科研】
【課題:鐵基超導渦旋中心零能模震盪機制分析。】
【注入模擬時長:300小時。】
現實世界的嘈雜退去,純白的思維空間降臨。
【第1小時,導入實驗數據。你構建了基於BdG(Bogoliubov-de Gennes)方程的基礎哈密頓量模型。】
【第25小時,建立假設一:雜質散射效應。你引入Anderson雜質模型,模擬表面吸附原子對STM探針的干擾。計算顯示,雜質會導致峯值隨機分裂,但不會產生週期性的相位震盪。殘差分析顯示偏差大於18%。假設一駁
回。】
【第80小時,建立假設二:Luttinger液體關聯效應。你修正了電子電子相互作用項,考慮一維邊界態的強關聯行爲。模擬結果表明,關聯效應會使能隙整體變形,呈現“V”型而非震盪。方向錯誤。】
【第150小時,建立假設三:Aharonov-Casher (AC)量子幹涉。你聯想到馬約拉納費米子作爲中性粒子,其磁矩在渦旋電場中運動會積累幾何相位。你構建了一個拓撲干涉儀模型。】
【第220小時,調整渦旋晶格間距參數。模擬曲線與實驗數據的震盪頻率開始重合。】
【第280小時,你引入環境噪聲項。計算發現,這種幹涉效應極其脆弱,微伏級別的電磁漲落就足以掩蓋信號。目前的震盪,是強噪聲背景下殘存的幹涉條紋。】
【第295小時,綜合評估。你整理出三種可能的機制模型,其中AC幹涉模型的置信度最高(92%),但仍需排除另外兩種極端情況。】
【模擬結束。】
【剩餘模擬時長:4150小時】
林允寧眨了眨眼,眼前的白光消散,ThinkPad的屏幕重新變得清晰。
他拿起桌上的座機,撥通了一個跨洋號碼。
“趙院士,我是林允寧。”
半小時後。
林允寧的電腦屏幕上切分成了四個畫面。
京城那邊顯然是深夜,中科院物理所D樓的會議室燈火通明。
趙振華院士穿着一件起球的灰色毛衣,手裏端着保溫杯。
旁邊是正在抽菸的馮德光院士,還有正在白板上寫畫的潘建林院士和韓至淵教授。
桌上堆滿了打印出來的能譜圖和喫剩的盒飯盒子。
“各位老師,新年快樂。”
林允寧調整了一下攝像頭角度。
潘建林院士將擦好的眼睛戴上:
“允寧,難爲你了,剛從法國回來就跟我們開會,時差還沒倒過來吧。”
林允寧微微一笑:
“剛睡了一大覺,感覺好多了。”
趙振華院士輕咳一聲,把菸頭按滅在滿滿的菸灰缸裏,“小林,數據你看過了。我們這就三個意見。
“老馮堅持是STM(掃描隧道顯微鏡)的針尖狀態不好,韓至淵覺得是多帶效應導致的能級混疊。你什麼看法?”
林允寧沒有直接下結論,而是操作鼠標,將他給出的三份分析報告投屏到會議室的大屏幕上。
“我設想了一些情況。”
他的聲音平穩,“排除了大部分干擾項後,剩下三種可能性。”
他指着第一張圖:“第一種,表面重構導致的Andreev反射增強。但這要求樣品表面有週期性的原子臺階,趙老師,咱們這批樣品是原位解理的吧?”
“對,真空解理,表面平整度原子級。”趙振華補充道。
“那第一種排除。”
林允寧切換圖片,“第二種,多帶超導的Leggett模式。這個解釋得通震盪,但解釋不了爲什麼震盪對磁場角度這麼敏感。”
韓至淵推了推眼鏡,盯着屏幕上的數據
“確實,如果是Leggett模式,應該是各向同性的。
“所以,我傾向於第三種。”
林允寧放大了最後一張圖,那是AC幹涉模型的擬合曲線,紅色的理論線幾乎完美地穿過了黑色的實驗數據點,“Aharonov-Casher效應。那些渦旋陣列不僅僅是磁通,它們構成了衍射光柵。
“我們看到的‘髒東西,其實是馬約拉納準粒子在‘幹涉’。”
會議室裏安靜下來。只有馮德光手裏按動筆帽的聲音。
"ACM......"
馮德光盯着那個公式,喃喃自語,“中性粒子在電場中的相位積累。
“小林,如果是這樣,那豈不是意味着......我們不僅僅是看到了它,我們是在……………操控它?”
“對。”
趙振華的眼神亮了起來,“如果是幹涉,那這就是拓撲量子比特的原型機!”
氣氛瞬間熱烈起來。
國內的四位頂尖科學家開始快速交換意見,白板上的公式被擦掉又重寫。
"10......"
潘建林突然打斷了衆人的討論,他指着數據圖的尾端,“如果是AC幹涉,爲什麼信噪比這麼低?這震盪看着隨時都會斷。”
林允寧沉默了一秒。
“因爲環境太吵了。”
他調出一張噪聲頻譜分析圖,“AC相位對電磁環境和機械震動極度敏感。
“按照AC效應的模型,這個幹涉相位的能量尺度只有0.05meV (毫電子伏特)。
“在這個能標下,任何環境噪聲都會淹沒信號。”
“我們能改進屏蔽層嗎?”韓至淵問,“加厚姆金屬層,上主動減震臺?”
“我算過了。’
趙振華搖了搖頭,臉色沉了下來,“要觀測到清晰的、可用於量子計算的幹涉條紋,我們需要把背景噪聲降低三個數量級。
“這在三環邊上根本不可能。哪怕是深夜,地鐵停運,地殼傳來的城市微震也超標了。
“去山洞裏?”
馮德光提議,“四川的錦屏極深地下暗物質實驗室?”
“那裏防得住宇宙線,防不住地磁波動。”
林允寧補充道,“AC效應對磁場穩定性要求極高。我們需要一個地磁極度穩定、大氣湍流極小,且沒有人類工業電磁污染的地方。
會議室陷入了死寂。
剛纔的興奮感蕩然無存,取而代之的是一種面對現實世界的深深無力感。
理論就在那裏,數學很完美,方向也對了。
但現實世界充滿了噪音。
車輛、電網、甚至遠處的一聲雷鳴,都能摧毀那個脆弱的量子態。
趙振華把保溫杯重重地放在桌上:
“那怎麼辦?難道就卡在這兒了?眼看着金礦在門口,因爲沒有把合適的鏟子?”
潘建林嘆了口氣:
“除非我們能去太空。到空間站上面,或者月球上面去做實驗。”
"at......"
林允寧的聲音穿過大洋,顯得格外清晰。
他切換了屏幕共享,一張白底的世界地圖出現在衆人面前。
光標移動,越過赤道,越過大洋,最終停留在最南端那片白色的死寂之地。
“南極。”
林允寧說。
趙振華猛地抬頭:“你是說......”
“冰穹A(Dome A)。
林允寧放大地圖,指着那個標高4093米的紅點,“我查了國家海洋局的簡報,第25次南極科考隊兩個月前已經出發了,現在的任務就是要在Dome A建立崑崙站。
“那裏是地球上地質最穩定、大氣最稀薄、電磁背景最乾淨的地方。”
"BE......"
韓至淵倒吸一口涼氣,“那可是生命禁區。零下八十度,含氧量只有平原的一半。把精密儀器搬過去?還得有人在那兒守着?”
“我知道很難。”
林允寧看着屏幕裏前輩們的臉,“但那是地球上唯一能讓我們看清那個幽靈的地方。如果我們能在那裏架設一臺低溫STM,配合Dome A天然的極低溫環境......”
“這個想法......也太瘋狂了。
馮德光嘴上說着,手卻已經在桌子上無意識地敲擊,“但......理論上可行。”
趙振華站起身,在狹小的會議室裏來回踱步。
走了三圈,他停在攝像頭前。
“第25次隊已經在路上了,趕不上。”
老院士的眼中閃過一絲決絕,“但下半年還有第26次。如果這個理論站得住腳,如果AC效應真的能通過這種方式驗證......”
“這將是諾貝爾獎級別的發現。”
潘建林接話道。
“我會去協調。”
趙振華的聲音變得低沉而有力,“只要理論推導沒問題,我就算去國家海洋局門口坐着,也要給咱們爭取到一個艙位。物理所出設備,出人。”
“理論部分我來完善。”
林允寧說,“三天內,我會把包含AC效應數值模擬的詳細方案發給各位。”
“好。”趙振華深深看了林允寧一眼,“小林,這次我們要搞個大的。”
視頻掛斷。
林允寧靠在椅背上,感覺背後的T恤被冷汗浸透了。
剛纔的討論消耗了他大量的精力,不僅僅是腦力,還有那種在絕望中尋找縫隙的壓迫感。
他站起身,走到窗邊。
芝加哥的街道上,鏟雪車正閃着黃燈緩緩駛過,發出沉悶的轟鳴聲。
遠處密歇根湖的波濤拍打着岸堤。
他忽然覺得。
這裏太吵了。
整個文明世界都太吵了。
只有在那個白色的荒原中心,物理學才能顯露出它原本的,寂靜的模樣。
解決了物理所那邊拓撲超導的問題,這只是第一步。
林允寧轉過身,目光落在書桌角落的一個黑色移動硬盤上。那上面貼着一張手寫的標籤:
Fermilab_Tevatron_Runll_Cleaned.
那是克萊爾和趙曉峯用了一個月時間,跑崩了三次服務器,才從PB級別的原始數據中清洗出來的費米實驗室舊數據。
如果說馬約拉納費米子是藏在超導渦旋裏的幽靈,那麼這塊硬盤裏藏着的,可能就是時空本身的骨架。
林允寧走回桌前,拿起數據線。
硬盤指示燈閃爍了兩下,變成了穩定的藍光。
他沒有立刻打開文件夾,而是活動了一下僵硬的手指。
“好了,”
他對着空蕩蕩的房間輕聲說道,“現在輪到你了。”
他按下回車鍵。