王涛
原子核中的内反应
2024-10-11 12:51
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    过去的这段时间,我把以往知道的一些东西拼凑在了一起,结果似乎还是不冲突的,这让我很是惊奇。这算是一段在未知之地的未知之旅,因为我自己也被搞糊涂了。

    起源始终都是Cd疑难,关于这个问题的思考,已经使我相信,以前的核结构的研究丢了什么东西。我想把它找出来,结果就是出现了一副神奇的图景。

    质子和中子能够构成原子核,真的是一个奇迹。因为质子和中子本身不是基本粒子,而是由夸克和胶子构成的复合粒子。当这些核子构成原子核的时候,实际上变化很小,因为原子核的结合能甚至不到原子核质量的百分之一。

    所以这个结合的机制一直让人很好奇。

    虽然已经做了很多研究,但是本质上的图景其实并不是很清楚。这里边的关键是日本科学家汤川秀树在1935年提出的π介子,这已经被证实在核力中的确扮演着关键的角色。

    已经可以肯定,原子核中不是夸克和胶子构成的,而是由核子和介子构成的。这里边的问题就是这个介子哪里来的?理论发现低能下手征对称性自发破缺,就一定会出现介子。这似乎看起来很合理。但是在原子核中,并没有真实的介子,哪怕是π介子。因为它的质量在140MeV左右,可不是一个小数目。

    原子核中明显的就是质子和中子,负责相互作用的一部分非常少,所以即使是介子也是虚的。但是这介子的出现非常重要,因为是它负责了核力的吸引部分。一个自由的质子是稳定的,这是一个很奇怪的事情。因为质子里边一堆的东西,怎么就这么稳定呢?

    结合成原子核的时候,似乎就不那么稳定了,出现了一些有趣的问题,这些问题到了今天也不是很清楚。

    原子核之内存不存在夸克胶子自由度,这个事情一直在研究,但是没有确定的答案。我最近发现,如果要理解Cd疑难,就需要这个夸克胶子自由度。当然这种力只能发生在非常短距离的核力范围内。如果存在,这就会极大的改变我们对于核力的看法,特别是介子出现的原因。

    因为如果存在夸克胶子等离子体,那么就会出现夸克胶子到核子介子的真空相变,出现类似黑洞视界的现象。

    举一个例子,黑洞的视界外边缘处,有一对电子和它的负能量的粒子,当这个负能量的粒子进入黑洞后,这个电子就变成了实粒子。进入的这个负能量的粒子,可以和黑洞里边的电子直接湮灭掉。整体上看来,就好像黑洞里边的一个电子出来了。但是还有另外一种可能,就是这负能量的粒子,直接吸收了一个光子,跃迁成为一个正电子。我们经常说的是这个意思。因为负能量的粒子这个概念无法理解。

    于是这个净结果就是,黑洞里边的一个光子,能量是电子的二倍,消失了,产生了一个电子出现在了黑洞的视界外边,然后视界里边还有一个正电子。

    我们无法区分这两种可能,所以这两种可能是同时存在的。

    在原子核中,如果QCD的真空边界是存在,也会发生类似的事情。

    在真空相变的位置,会出现正能量的上下夸克对,也会出现负能量的上下夸克对。这个正能量的上下夸克对,就会变成π介子,导致核力的吸引部分。由于色禁闭,所以出现的是上下夸克对,所以色力在一开始的时候就起作用了,没有给电磁力成对的机会。而这个负能量的上下夸克对,进入核子内,也出现了两个可能性。

    第一个和QCD真空凝聚的上下夸克对直接湮灭,消失了。这就看起来好像是这个上下夸克对直接从核子内出去的。

    第二个可能就有意思了。就是这负能量的粒子,我叫它H粒子,直接吸收了光子,变成了一个正能量的粒子,也就是一个上下夸克对(还不是π介子)。也就是说,这里边是核子内的一个光子消失了,在核子外产生了一个上下夸克对,在核子内产生了一个上下夸克对。

    这两种可能性是不可区分的,所以是同时发生的。也就是说,π介子的出现,在我的这个理论框架内需要一个光子。问题是光子在哪里?

    我们在看下这两种可能。一个是负能量的粒子进入核子内,和正能量的上下夸克对直接湮灭,一个是负能量的粒子进入核子内,直接吸收一个两倍能量的光子,成为一个正能量的上下夸克对。净结果是,一个核子内的光子消失了,变成了核子外的两个上下夸克对。

    当核子吸收了两个π介子以后,就会重新变为核子内的光子。

    于是出现了一个完美的内反应循环过程。

    而神奇的是这个光子真的是存在的。最近Varro发现,能够在质子内共振的光子是存在的,能量是17MeV。它的能量就是上下夸克对的两倍。

    而在实验上,也发现了,在强相互作用的过程中,会出现更多的像光子的东西,称为X17粒子,也会湮灭为电子和正电子对,但是湮灭的方式和正常的光子不一样。

    这几乎已经不能称为巧合了。

    这个粒子,就是负能量粒子在湮灭过程中的中间粒子。这个过程是H粒子,一方面是和正能量的上下夸克对直接湮灭,一方面是吸收一个光子,变成一个正能量的上下夸克对。于是就存在了这样的中间的复合粒子,由H粒子、光子和正能量的上下夸克对构成。由于H粒子吸收一个光子成为了正能量的上下夸克对,所以这个H粒子的宇称是正的。也就是说X17粒子的自旋为1,宇称为+,是一个轴矢量。

    这就是原子核中的内反应过程。期待进一步的实验验证,这个X17粒子是不是一个轴矢量。

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