1960年之后,虽然总是有新发现,但是原子核中的基本想法,几乎就已经确定下来了。幻数核是球形的,远离幻数的原子核会发生大的形变,这个形变以长椭球为主。关键是接近幻数的原子核的集体激发,也相信就是球形核的声子激发模式。在接近幻数核的地方也会出现γ软核。
能谱似乎就是这样的,而各种核结构模型也似乎验证了这个想法。虽然实验的数据越来越多,但是也很难意识到会不符合这个想法。
在这个过程中,代数模型,不管是赝SU(3)对称性的出现,还是相互作用玻色子模型的出现,也都在某种程度上支持这个想法。而大尺度壳模型、密度泛函理论,甚至新的核力的有效场理论的研究,也看不到这些能谱可能隐含的更多细节。
特别是发现质子和中子都是由夸克组成的,而又发现原子核中的质子和中子中的夸克和自由的质子和中子中的夸克有很大的区别,虽然这意味着原子核中的色禁闭机制有可能发生了显著的变化。但是由于我们对于色禁闭的机制根本上是不清楚的,特别是在原子核中,所以原子核中的色禁闭变化可能带来的变化,根本就没有人考虑。
即使在核力的研究中,也没有有效的考虑色禁闭所带来的变化。(有一些工作)
虽然我们知道这是可能存在的,但是由于我们不知道如何从理论上来考虑问题,所以这种可能性就没有考虑。
但是问题在于这一点,如果原子核中的核子是无色的,或者是有色的,那么很显然,在实验上,两者会出现很不一样的结果。
我们不知道理论上该怎么做,但是实验上是可以有新东西发现的。但是我们已经习惯了有理论支撑的实验研究,如果没有理论,及似乎无法去寻找什么。一百年多前的那些以外的实验发现所带来的激情,似乎早就已经成为历史了。
当然历史不是这样的。核结构研究者从来没有考虑过,如果原子核中的核子是带色的,那么在实验上会有什么新东西。而是随着实验测量的结果越来越多,开始发现以前的想法似乎和新的实验结果不一致,在细节上有冲突。
这里边最重要的,就是实验上没有证实最简单的一种集体模式的存在,就是球形核。这是一个极其让人震惊的事情,但是至今很多做核结构研究的人,虽然知道了这个事情,但是没有真正的理解这个事情。
关于球形核疑难,我在前边的很多博文中都提到过,这里就不用多说了,只说关键的地方。因为球形的三维简谐振子势加上强的自旋轨道耦合作用解释了幻数,所以就会有一个直接的结论,幻数核是球形的。而大形变的原子核距离幻数核比较远,是价核子数很多的时候才会发生的,所以就必然有一个直接的结论,价核子数少的时候,原子核一定是球形的,有声子激发谱。
天衣无缝,完全自洽,毫无破绽。
理论都是自洽的,关键是与实验相符。
理论再有道理,也需要实验支撑。所以当实验上发现球形核是不存在的时候,完全超出了核结构研究者的想象。这是以前的观念中根本就不可能的。
但是实验结果就是这样的。
Cd核是教科书中的典型的球形核,具有典型的声子谱,看起来都没有问题。但是随着过去20多年的实验数据的累计,我们才看到以前的理解,是一个假象。
在这种原子核中,会出现形状共存,这导致实验数据少的时候,把一些其它形状的能级放入了正常形状的能级中。而因为我们已经有了先入为主的看法,所以当看到声子谱的时候,我们就自然认为证实了球形核的存在。
实验数据不足,会带来严重的系统性的认知偏差。
这个结果,的确是无法预料的。但是正如我前边所说,其实也是在预料之中的。
虽然理论是自洽的,看起来都很合理。但是实验的结果才是判决的依据,那就是球形核并不存在,而以前的理解是错误的。
这样的冲突是很不可思议的。这本身说明了,像原子核这样的复杂系统,很容易会被简单化处理。而当我们已经有了想法了,就会把想法套进去,不再去关心更多的细节。因为如果没有正确的理论,那么这些奇怪的细节也是无法理解的。
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