王涛
当下有哪些研究在支持核结构观念的整体转向?
2024-6-22 13:51
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    在过去十年,核结构这个古老的研究领域在重新开始焕发生机。核结构研究的是强相互作用的低能极端情况,但是却是最早开始研究的领域。一些研究由于过早,实验早期的结果也不是太准确,导致出现了有问题的观点。科学研究就是如此,出现了一个错误,就会导致更多的错误,直到理论和实验出现完全不一致的差别。

    考虑到高能核物理的各种新进展,可以相信未来五十年的物理学的热点将是核物理学领域。特别是最近核结构的新进展,找到了量子色动力学的低能有效理论,为理解这些现象打开了新的研究思路。

    究竟有哪些研究在支持这种观念的整体转向呢?

    一,说的最多的就是Garrett和Wood等人的球形核疑难的实验工作。这个工作在我看来也是诺贝尔物理学奖级别的研究工作。当幻数核的核子增加的时候,传统的观念认为,首先会出现球形核的声子振动激发。这个观念在核结构研究中已经持续七八十年了。但是Garrett、Wood等人的实验,质疑和否定了这个观念。实验不支持这个结论,这让很多人大吃一惊,产生了很多争议。

     这个结论的确让人震惊,而且也的确和壳模型的观念冲突。壳模型的正确性是通过解释幻数得到的,所以任何研究壳模型的,都认为球形核不存在是绝对不可能的。就是现在,这种冲突也不是很清楚。

     这导致了我们对于集体性出现的原因依然不清楚。我最近的工作,的确也揭示出幻数核附近的集体性非常奇特,但是我也不知道怎么和壳模型的观念相一致。

     但是实验就是实验,这是事实。理论看上去再正确的想法,只要和实验是冲突的,它就是错误的。

     最新的研究,认为转动是原子核低能激发的主要模式,即使幻数附近的原子核也是如此,但是形变似乎无法给出幻数,这个冲突非常有意思。

     二,Otsuka也是核结构领域的权威,他是Arima的学生。一直都很有想法,最近的工作估么也是让很多研究者有些迷惑。他和合作者提出,以前认为是长椭球的原子核,实际上是刚性三轴的形状。在七十多岁还能提出如此反传统的想法,的确非常厉害。去年挂在arxiv上的文章,不知道什么原因现在还没有出来。

    这个工作,实际上就是否定了传统的几何模型的想法,也就是阿格.玻尔和莫特尔逊的工作。几何模式是一个非常重要的工作,但是这个模型现在看来已经有些粗糙了。这个工作从经典的几何出发量子化,很显然漏了一些东西。

    长椭球的转动工作是被实验证实的工作,所以这个工作把大形变区的传统观念也给否定了。它也是支持转动是核结构低能的主要激发模式。

     三,Bonatsos是核结构领域的老前辈,最近几年也是活力四射,和他的合作者开辟了全新的研究领域。这个工作真的是让人大吃一惊,他们认为壳模型的能壳依然可以被Elliott的壳模型来研究,依然具有很好的SU(3)对称性。这个观念,从壳模型的角度,推翻了以前的观点。

      这个工作影响深远。

      四,最后就是我本人提出的SU3-IBM,把代数方法领域的两大思想,SU(3)对称性和相互作用玻色子模型彻底融合在了一起,用SU(3)对称性来描述所有的四极矩形变,这样就必须引入高阶作用。

      这个工作支持球形核疑难,支持刚性三轴转子,支持新的壳模型SU(3)对称性。最近的工作已经证实了该模型的正确性,证实传统的描述γ软性的观念是错误的。这个证实是特别困难的。因为传统的理论和实验之间差别很小,所以难以区分。但是最近的工作,证实了SU3-IBM是描述扁椭球的唯一正确的理论,从而推翻了以前的γ软性的观点。

     所以,在过去十年,传统的观点被逐渐推翻,几乎都不是正确的。这样的一个整体的转向,在物理史都是少见的。粒子物理一直要推翻标准模型,但是看不到希望。即使以后有新发现,当前的标准模型也已经被肯定是正确的。

     但是核结构领域却不是这样,以前的观念不能成为后续工作的基础,基本上被证明是不正确的。很难想象,在一个长达百年的研究领域,理论会出现系统性的错误。这就好像是地心说一样,终归被日心说替代。而且这也将会导致出现许多新的认知。核结构领域的整体转向,已经不可逆转。前边的任何的新观点,实际上彼此都是自洽的。这一点已经被SU3-IBM所初步证实。我相信,未来十年,这种转变将会被核结构的研究者所支持。

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