“物理学家看了电视剧《三体》，惊讶地发现电视剧中的科学实验非常熟悉、亲切，原来电视剧中的粒子加速器是真实存在的！”
撰写者|秦念
（资料图片仅供参考）
《三体》的科学家杨东恰好是我的同事。我是原北京光谱仪国际合作组成员，从事粒子物理方面的实验研究。
电视剧第一集就提到了杨东在良乡加速器进行的粒子物理实验。电视剧中的粒子物理实验非常真实贴切，因为电视剧中的实验是在现实世界的北京正负电子对撞机国家实验室拍摄的。看得出来，电视剧非常用心，细节十足。深受好评！
电视剧一出来，我们粒子物理微信群里就已经有人发截图了。剧中涉及粒子物理实验的场景让人感觉很熟悉，也很亲切。
电视剧截图：杨东与良翔加速器合照
乍一看确实如此。电视剧中的“良乡加速器”就是现实中的北京正负电子对撞机，位于北京市石景山区玉泉路19号中国科学院高能物理研究所。
北京正负电子对撞机于1989年建成，2008年进行升级改造，成为在迷人的物理能量区域工作最好的加速器，并迫使美国CLEO-c破产。目前中国在魅力物理领域处于世界领先地位，研究魅力物理的各国科学家几乎都聚集在中国。
现实世界：北京正负电子对撞机的直线加速器部分
电视剧截图：王淼拍良翔加速器照片
电视剧中，王淼参观了良乡加速器，并拍摄了加速器的照片。上面的电视剧截图其实就是北京正负电子对撞机的储存环，就是王淼面前那个用铜线包裹的管子。储存环内部是高速移动的粒子。
北京正负电子对撞机的存储环为双环结构，即有两个存储环，一环含有高速运动的电子，另一环含有电子的反物质——个正电子。
在上面的静态图片中，王淼面对着一个蓝色的金属外壳，里面有四个白色的物体。它们是4 级磁铁。 4级磁铁可以用来聚焦电子，就像凸透镜可以聚焦光一样，4级磁铁可以聚焦电子和正电子。
现实世界：北京正负电子对撞机的存储环和磁体结构（本人拍摄）
电视剧中，王淼站在两个巨大的环形结构之间，抬头仰望。这些不是加速器部件，而是探测器部件，而且是拆卸下来的正在维修的探测器。
运行时，下图左边的大东西需要插入右边的洞里_。
电视剧截图：王淼站在巨大探测器中间
如果只有良翔加速器的话，杨东是无法得到实验结果的。它肯定有配套的探测器，这就是王淼在上图中看到的巨大机器。对撞机和探测器是不同的东西：对撞机只负责加速粒子并使它们碰撞产生二次粒子；探测器负责观察产生的二次粒子，收集二次粒子的数据并存储在服务器上。然后科学家对数据进行分析和处理以获得图像。
不过，王淼看到的良乡探测器很可能不是配套北京正负电子对撞机的北京谱仪探测器。我不确定，因为我还没有机会看到北京光谱仪处于维修状态。我觉得剧中的探测器看起来很像CERN大型强子对撞机上的探测器，如下图所示。 （小编：剧中的探测器确实不是北京光谱仪探测器）
现实世界：欧洲大型强子对撞机上的探测器和电视剧里的探测器和这张图一模一样
真实世界：北京正负电子对撞机的北京摄谱探测器
杨东实验报告V.S.北京光谱仪II运行状况报告
电视剧中，杨东手握良翔加速器获得的粒子物理实验成果。她手里的报告是真实的，那就是北京光谱仪二号的运行状态报告。
电视剧截图：杨东手中的粒子物理实验报告
杨东手里的报告标题，如上图所示，我用红色圈出的部分是“BES-II Run Status Report”，也就是“北京光谱仪II运行状态报告”。您甚至可以在右侧红圈中看到正确的报告。电子的能量为1855.464MeV，能量色散为2365keV。实验报告日期为2006年8月2日。
报告下半部分是加速器内正电子和正电子束流强度随时间变化的曲线。曲线变高是因为电子和正电子被注入加速器，曲线变低是因为电子和正电子碰撞并且束流强度降低。
现实世界：北京正负电子对撞机的实时运行状态。 2023年1月9日喜讯，我司北京正负电子对撞机对撞亮度达到破纪录的1x1033
杨东在粒子物理实验室V.S.值班北京光谱仪值班室
从电视剧来看，杨东正在良乡加速器实验室值班。电视剧中还展示了粒子对撞机上粒子碰撞的实时重建模拟图。这也是真实的。
电视剧截图：良翔加速器实验室粒子碰撞实时重建模拟示意图
在真实的北京正负电子对撞机中，电子和正电子碰撞后会产生新的粒子。这些粒子在飞行过程中被北京光谱仪探测器捕获。经过计算机实时处理后，可以在值班室的计算机屏幕上重建。探测器中粒子的飞行路径，就像电视剧中一样，如上图所示。
真实世界：北京光谱仪值班室屏幕上显示的粒子飞行路径图（本人拍摄）
电视剧中，杨东在良乡加速器的值班室里面对着许多电脑屏幕。屏幕上是各种粒子物理实验图表和数据。这些都是真实的。
电视剧中的这些图表显然来自北京光谱仪值班室。
电视剧截图：杨东在良乡加速器值班室值班，面对众多电脑屏幕，实时监控实验。
我作证，杨东值班时，电脑屏幕上显示的图表和数据是真实的粒子物理实验。看我拍的北京光谱仪值班室的照片，如下：
现实世界：北京光谱仪值班室（本人拍摄）。这是我当值班长时拍的。图中的人是我的值班伙伴。我们躺在葛优的床上
现实世界：北京光谱仪值班室（本人拍摄）
Yang Dong V.S. 获得的实验结果真实J/ 质谱
电视剧中，杨冬通过传真机将良香加速器的实验结果发送给她的外籍导师科学家。外国科学家从传真机上看到了实验图，沉宇飞其实是提前知道结果的。后来这位外国科学家绝望地自杀了。
小说中，人类粒子物理实验受到了三体“智子”的干扰。地球上的粒子物理实验无法产生常规结果，导致许多物理学家对物理绝望并自杀。
电视剧截图：外国科学家通过传真机收到杨东的实验结果
电视剧截图：如果放大图片，可以看到这是J/粒子的质谱。
评论区的朋友提醒，虽然上述实验结果并不真实，但电视剧确实很用心注重细节。根据上图中的信息，这是J/粒子衰变为电子e和子（J/e）的质谱。这是一个直方图。图中横坐标是电子和子的恒定质量，纵坐标是事例数。该曲线在3.1GeV 附近有一个凸“峰”，对应于J/ 粒子。质量3.097GeV。
事实上，刘谦教授是一位真正的粒子物理学家，他是电视剧《三体》的科学顾问之一（电视剧最后的片尾字幕里有刘谦教授的名字）。据他介绍，电视剧请他帮忙制作这个衰变通道的实验细节。要求实验结果必须非常异常，非常干净，没有太多背景，并且能够快速得出结果。于是刘老师给剧组提供了(J/e)的衰减。这是一种罕见的衰变，违反了轻子数守恒定律。它发生的概率不可能这么高，也不可能有这么干净的结果。如果在现实世界中观察这样的实验结果会让科学家们发疯的话。
但并不是我疯狂到想死，而是我很高兴——居然能够观察到违反物理定律的新现象。多么伟大的发现啊，我可以发表一篇好文章了！
顺便说一下，J/粒子是由美籍华裔科学家丁肇中于1974年发现的，并因此获得了诺贝尔物理学奖。
现实世界：丁肇中某报道（本人摄）
当然，正如前面所说，现实世界的科学家绝对不会因为看到J/粒子的质谱而感到困惑。因为电视剧中的实验效果非常好，曲线优美、完美。可以看到拟合函数（图中Total Fit）和数据（图中Data）的分布非常一致。如此漂亮的实验结果，而且还是违反粒子物理标准模型的伟大发现，值得庆祝。为什么你就不能想一想.
我刚看了第一集，非常过瘾。电视剧中的粒子物理实验完美无缺，细节丰富。电视剧确实是经过精心打磨的。小说我看了好几遍，能感觉到剧情和原著很接近。很多台词都来自小说的原文。电视剧中的科学家和科学实验也有一种现实感和诚意。
我们粒子物理微信群里的很多朋友都在追剧。可以说，《三体》电视剧确实引起了物理学家的关注，赢得了科学家同行的认可。
本文经微信公众号“中国科学院高能研究所”许可转载。
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