今年春天,MIT 物理博士生 Manu Srivastava 收到一封来自印度高中生的邮件,学生们希望参加 Beamline for Schools 国际竞赛并寻找导师。Srivastava 平时因收费平台的请求而拒绝,但这封邮件直达学生,显得真诚,于是他决定帮助他们。经过数月的邮件和电话沟通,学生团队获得了前往瑞士日内瓦 CERN 的机会,在那里用两周时间把构想转化为真实实验。
学生自称 Team attoPION,来自印度四所学校的六名高中生在 13 届 Beamline for Schools 中脱颖而出,成为 712 支队伍中仅五支入选的团队之一。最初他们已有多个实验想法,Srivastava 的任务是筛选出既可行又有科学价值的方案。最终他们决定测量介子电荷交换:正介子与靶材中的中子碰撞,产生中性介子和正质子,记录该反应的发生概率。
Srivastava 认为该测量可能对深地下中微子实验(DUNE)有意义。DUNE 合作组的共同发言人 Dave Newbold 解释说,介子与物质的相互作用会影响对中微子味道和能量的估计,精确了解这些相互作用有助于降低系统误差。Newbold 强调,这并非课堂演示,而是“真正的实验粒子物理”,若成功甚至可能产生可发表的结果。
在 CERN,学生们亲手操作探测器和数据采集系统,收集并分析数据,还聆听了 CERN 科学家的报告。实验前,他们与 Beamline for Schools 的支持科学家 Berare Göktürk 合作,发现介子电荷交换过程极为罕见,需要精心设计触发和筛选策略。面对仅有的 12 天试验时间,Göktürk 提醒他们要保持谦逊,认识到资源的局限,但更希望学生们体会科学家的工作流程。
对 Srivastava 来说,这次指导让他走出理论物理的舒适区。MIT 的跨学科氛围鼓励他参加各类研讨会,拓宽视野。作为在印度长大的学者,他希望通过这次 mentorship 激励更多印度青年投身基础科学。正如他所说:“我高中时甚至不知道 CERN 是什么,但这些学生真的很出色,值得所有赞誉。”
博主点评:这篇报道展示了高校科研资源向全球青年开放的可能性。学生们在短时间内完成了高水平的实验设计与实施,体现了跨国合作和导师指导的力量,也为 DUNE 等前沿实验提供了潜在的校准数据,值得关注。