王涛
为什么以前的核结构研究工作从基本理念上来说肯定是错误的?
2025-1-20 15:06
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        原子核物理可以看成是粒子物理的凝聚态物理学。把大量的质子和中子凝聚在一起的是强色力,可以用量子色动力学来描述。和凝聚原子分子成固体液体的电磁力,由量子电动力学来描述是不同的。前者是尺度越大越强,导致了渐进自由和色禁闭的现象。后者自然是尺度越大越小。所以,两者有尺度上的相反现象。

    原子核被发现以后,就把它看成了一个带电的液滴。在带电液滴中,由于同种电荷互相排斥,所以电荷分布在最外边,里边是电中性的。而对于原子核来说,由于色禁闭,原子核的外边是色中性的,而里边是带颜色的(局域的)。原子核中的质子和中子带不带颜色,是当前的核心问题。

    如果是不带颜色的,那么以前的核结构理论就是对的,如果是带颜色的,那么现在的新理论就是对的。当然,很多人都相信,是带颜色的。但是到了核结构,就又会回到以前的理论。(很多人意识到不到这个根本性的冲突)所以这就导致一个非常有趣的事情,就是原子核的形状,其实是由里边的面来决定的(各向异性的),而不是外边的面(各向同性的)。

   里边的哪个面呢?质子和中子彼此接触的面。

   所以这个面就会非常的复杂,甚至带有体的特征。

   但是由于夸克胶子的作用具有SU(3)对称性,我们却可以描述它。

   几何模型提出来以后,就体现了形状对称性自发破缺的特性,这个和传统的凝聚态的观念是一致的。在几何模型中,有五个变量,三个欧拉角,一个描述偏离球形的变量β,一个描述偏离长椭球的变量γ。如果势能项是β2型的,就会具有U(5)对称性,是一个五维简谐振子。当这个势能只是β的,加上别的作用,就是γ软的,此时具有O(5)对称性。如果把γ加进来,就可以描述长椭球,就只剩O(3)对称性了。这是原子核具有的最低的对称性了。

    所以能看到,对称性是逐级减少的(这才是对称性自发破缺)。

    但是1958年,Elliott发现形变的轻核具有SU(3)对称性,也就是说长椭球可以用SU(3)对称性来描述,这就和几何模型产生了一些冲突。

    到了1975年,Arima和Iachello提出了相互作用玻色子模型这样的代数方法,居然就把这两种对称性统一了。这个模型有U(6)对称性,有三个解析对称性极限,即U(5)对称性,也就是球形核,有SU(3)对称性,也就是长椭球,最后又发现了一种新的O(6)对称性,描述γ软核。

    看起来非常完美,解决了以前的冲突。

    但是其实也产生了更大的冲突,而且和对称性自发破缺出现了严重冲突。

    一是从球形核到长椭球核,看起来是形状相变,对称性变小了。但是SU(3)对称性并不是U(5)对称性的子群,所以和对称性自发破缺没有关系。也就是说,物理上的,和数学上的,其实是自己说自己的。

    从球形到长椭球,U(5)对称性自发破缺了,但是却出现了SU(3)对称性,不知道为什么就出现了。

    二是从球形核到γ软核,从U(5)对称性到O(6)对称性,也谈不上对称性自发破缺。

    这是非常奇怪,看起来更像是一个数学的东西,然后和物理学的图像靠上了,但是本质上并不具有物理的实质。

     特别是当引入扁椭球以后,从长椭球到扁椭球,中间经过γ软核,却出现了更大的群,这是一个奇特的事情。

     所以,数学和物理只是看起来匹配了,实际上根本就不是一回事。

     很难理解,为什么对称性自发破缺,然后出现了新的对称性。

     当然长椭球和扁椭球,具有能谱的对称性,这才是传统核物理的根本问题,因为在实验中根本就看不到这个对称性。

     这也可能是Iachello根本就不相信这种扁椭球描述的方法的原因。

     实际上,到了相互作用玻色子模型出现以后,虽然在数学上看起来非常漂亮,但是实际上已经和物理的图像完全的偏离了。

     对称性破缺在这里实际上根本就不存在,或者是非常难以理解了。

     因为一直都无法理解,为什么会有SU(3)对称性,虽然看起来的确是这样的。

     只是各种对称性的竞争。

     这两者根本就不是一回事。

     从我的理论中,就已经知道,本质上就只有SU(3)对称性,当然会有一些偏离,导致SU(3)对称性破缺。实验上也发现了,没有U(5)对称性的球形核,理论才不会有冲突。

     当和原子核中的强色力联系起来,就明白,原子核的形变,来自于里边的这个具有色对称性表面的作用。这个表面是是像蜂窝式的东西,非常复杂,所以和传统的理解会差别很大。既出现了色荷,还要色禁闭,和带电液滴是本质性不同的。

     最后也的确会表现为外表面的形变,看起来好像是振动,但是这本质上是一种体现象。

     就好像一个蜂窝,发生了变化,可以用外表面描述,也可以用里边的蜂窝的变化来描述,而这肯定是更本质的。

    新理论和老理论的本质性的区别,就是原子核里边的核子是带颜色的,而老理论没有这个。但是很显然,这是更正确真实的。

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