数数?
江阳怔了一下。并且很显然,此刻的会议室之中并不止江阳一个人对这个词汇感到疑惑。
张云海院长并未直接讲述自己的想法,而是叹了口气,道:“其实原本根本用不到这么麻烦的。如果是在地球上,我们可以直接精密测量一下原子质量,然后和正常情况下测量出来的原子质量对比一下,其质量有没有增加就一目了然了。
但在地球上,最高精度的原子质量数据,是用超巨型粒子对撞机在极为接近光速的条件下测量出来的,用到的粒子对撞机足足有2000公里长,能耗超过一整座大城市。
我们舰队之中虽然也有粒子对撞机,但规模远远不如,自然不可能达到如此精度,这一条路便被堵死了。
既然如此……我的思路很简单,我们测不出一颗原子的精确质量是多少,那就用数量来换取质量。
我们可以选定固定质量的某一种元素,去尽可能精确的数它内部含有多少颗原子。
以铁元素为例,我们知道,正常情况下一克铁内部,含有大约1.07835*10^22颗原子。
如果此刻,构成我们舰队的所有物质,其质量都增加了约300亿分之一的话,那么此刻我们测量出的这一克铁,其真正质量会比一克小一点。
它的内部原子数是一个固定值,既然真正质量小于一克,那么其原子数也必然比1.07835*10^22这个数小。
我们就去一颗一颗的数现在一克铁内部含有多少颗原子,看看它是不是比正常数字小。
如果真的数出来原子数减少了,那自然就能实打实的证明它的质量确实增加了,就能真正从科学层面证明质量增加这一事实,让我们知晓临界状态的真相!
我知道这个方案从理论上是可行的,当然,理论可行与现实可行之间还存在巨大差距,我们现在便讨论一下,现实之中我们是否能做到这一点。”
在此之前,江阳已经听到专家们提出过太多理论上可行,但最终被现实条件所否定的方案。
所以这一次,他并未提前在心中做出判断,而是静静旁观。
参加此次会议的各领域专家们也没有表现出太多兴奋,而是按部就班一样,开始拆解这个方案,仔细审视每一个过程所需要用到的技术和精度。
“我们首先需要考虑到标本元素的稳定性和原子质量。铁的话,原子质量太低,固定质量内含有的原子数太多,也不够稳定,以铁来做标本,不太合适,可以替换为别的元素。
没有放射性的,原子质量最大的元素是铅,我们可以用铅来作为标本。”
“一克铅中含有约2.9*10^21颗原子,也即约29后面20个0。
以平均质量增加300亿分之一计算,这会导致一克铅的原子数减少约1000亿颗。
我们‘数数’的精度,必须要达到能测量出1000亿颗原子的变化,也即精确到小数点后第10位才行。
以我们在地球上通过超级粒子对撞机测定的铅的精确原子质量为依据,一克质量中应该含有的铅原子数量,可以精确到小数点后第11位,也即百亿位。
从这方面看,如果一克铅中的原子数减少了1000亿颗,我们完全可以通过数据对比来发现。
那么现在的问题就剩下了一个:我们有能力在现有环境和条件下,精确的数出一克铅中有多少颗原子吗?”
相关领域的专家们没有立刻就这个问题作出回答,而是进入到了沉吟之中。
江阳知道,此刻专家们所面临的问题其实并不是一个科学问题,而是一个工程问题。
一项工程最终能否实现,很多时候并不取决于基础科学,而是取决于技术和统筹。
“首先要确定数原子数的整体方案。我认为,可行的方式只有一种,采取和核聚变相同的磁约束方式,在真空中将铅电离,然后以磁场精准操控单个铅离子通过某条通道,并在这条通道中进行计数。
当然,为了提升速度,这种通道可以有许多个。我想想看……这对我们来说应该不难。”
“为了确保最终数据精度,我们必须极精确的测定出一克的质量。我们可以通过惯性测量方式,将精度提升到10^-13量级,这个精度应该完全足够。”
“我们需要确保足够高的纯度,否则不同原子质量的其余元素可能会对最终数据造成巨大干扰。
纯度的话,我们目前有如下几种高纯度提炼技术,最高精度可以达到约10^-9级别,也即平均每10亿颗原子才含有一颗杂质原子的地步。这个精度是不够的,我们还需要再提升至少一个数量级才行。
我现在没有具体的方案,但给我一些时间,我认为做到这一点的希望很大。”
“精密磁场操控的话,我们可以在核聚变反应堆技术的基础上加以改进。但磁场与电力供应密切相关,必须要极度稳定才行,电力供应方面能达到要求吗?”
新南门二舰队电力总工程师站了起来,快速回答道:“这有一定困……”
话还未说完,他占据的那一块屏幕忽然间变黑,身影也从与会者们视野中消失。
会议室中一片沉默。片刻,刘昌宇司令道:“781号居住船爆炸,包括刘工在内,总计3326名船员殉难。”
另一名胸牌上写着“电气系统副总工程师”职位的人的身影,代替刘工出现在了大屏幕上。
“刘工牺牲,我代替他来做出回答。
对于现有系统来说,如此稳定的电力供应存在一定困难,但不是不能克服。
我们需要按照要求,从头设计一套全新的供应装置,辅以反应堆、输送、储能等装置。
这很困难,但不是不能做到。”
张云海院长点了点头,看向另一名教授:“高速计数装置呢?”
“计数装置也会有误差,不可能精准记录每一颗通过计数器的原子。唯一可行的方案是,以足够多的数量,通过统计方案来提升精度,这便要求原子数量一定要够多。
我估算了一下,原子数至少要达到1万亿亿颗以上,也即约0.03克,才能确保足够的精度。
以一条通道一秒钟计数1000万颗原子计算,数完这1万亿亿颗原子,需要约32万年时间,这很显然不可行,我们只能通过大幅提升计数速度,增加通道数量来解决。
一台装置,以极限情况下我们可以安装一万条计数通道计算,需要的时间可以降低到32年,仍旧不行。