王涛
类球谱的发现(12)相互作用玻色子模型
2025-10-5 11:14
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         在前边的文章中,我提出了早期的观念,特别是对大量的实验进行了勾勒,主要就是要表达一个关键的想法,就是对于原子核,我们还没有一个完整的理解,甚至在许多关键的问题上我们都不是还清楚。根据当前核物理实验的发展,核物理的研究正在成为一个新的有价值的领域。如果考虑到理论上的进步,这个可能性正在变得更有意义。

    虽然我们现在已经知道,量子色动力学是理解原子核的基础理论,原则上,根据标准模型,我们是完全可以理解原子核的所有性质的。但是我们知道,这个做不到,因为数学太复杂了,以至于我们连夸克禁闭究竟是怎么发生的,我们还不清楚。

   这给理解原子核的性质,甚至核结构,带来了新的可能性。

   比如质子和中子的短距离强作用,虽然是高能行为,但是如果说对于低能的核结构没有影响,看起来是不可能的。这个理由很明确,就是这个压缩作用量,哪怕是很小的一点作用,都会对原子核内的所有核子,建立关联。

   谈完了实验的部分,我们接着来谈理论。我们的理论是相互作用玻色子模型,但是我们加入了新的假设,这一点是最重要的。理论的数学部分,在以前的研究中就已经给出。我做的,就是编了计算这个理论的程序,然后关键的,是把它应用到了实际的原子核中。(这个看起来很容易,但是是最难的)

   当然,最重要的是,我把这个数学理论和球形核疑难联系在了一起,我在Garrett等人的实验数据中,发现了一种新的γ软的集体激发模式,然后用理论解释了它。

   在前边的文章中,我详细的对许多细节进行了区分,这是很重要的。因为实际的情况非常复杂,对于一个外行来说,几乎是难以区分的。如果仔细看发表的文章,也是不容易区分的。这也是我在博客中一直写文章的原因,我希望在这里把每个细节的部分都尽量的区分开。

   民科式的研究方式,也就是从头构建基本理论,在实际的科学中,是不可能的。以前的理论,想法,个人考虑问题的方式,特殊的心理,都使得实际的研究变得非常复杂,交织在一起,难以区分。

   比如120Cd的新能谱,实验上就给出了,但是能说他们发现了一种新的能谱么?这是不能的,因为他们没说这个事。但是对一些科学史专家来说,就会指着那个图说,看,他们发现了新的能谱。

   糟糕的科学史专家,比糟糕的科学家,更糟糕。

   1975年,Arima和Iachello提出了相互作用玻色子模型。原子核是一个质子和中子构成的费米子系统。但是他们提出,低能的原子核,可以看成是相互作用的玻色子系统。这是一个低能的有效理论,在那个时候,这样的想法还是很奇特的。

   那个时候已经很清楚,原子核是一个超导系统,核子会出现配对。但是在巴丁等人的超导理论中,这个费米子对,是不可能看成玻色子的。所以相互作用玻色子模型中的这个玻色子,是一个奇特的东西。

  这样一来,剩下的就变成了群论的套路。这些玻色子有一个群表示,比如最简单的是U(6)群。然后从群链约化的角度,有三个子群极限。U(5)极限,可以描述球形核。SU(3)极限,可以描述长椭球核。而更重要的,还有一个O(6)群,可以描述γ软核!

   这在当时真的是奇特的结果。这个理论解释了γ软核的存在。虽然在实验上,已经发现了γ软核,但是正如我在前边提出的,它为什么会存在呢?怎么看都是很奇特的。但是在相互作用玻色子模型中,给出了一个答案。

   重要的是,这个理论在描述原子核的实验数据中真的是太好使了。在那个时候,实验数据还不够多,所以理论和实验的匹配是惊人的。

   至于球形核,正如前边所说的,都是把实验的数据,做了错误的解读,但是那个时候根本不可能意识到这个事情。

   从我的博客中,能够能够看到,过去的理论,是一堆错误的累积,这是非常值得研究的。而其中最大的错误,就是对球形核的能谱做了完全作物的解读,但是却无法意识到这一点。理论符合实验,这是一个需要时间来判断的。

   相互作用玻色子模型的出现在当时是令人震惊的。这个玻色子让人难以理解,但是它很好使,解释了γ软核为什么存在。

   所以这个理论,两次进入了诺贝尔物理学奖的评选中,但是最终没有得奖。没有得奖的理由,现在看来是明确的。一个是这个玻色子看起来始终有些奇怪,一个是更重要的,就是没有给出新的物理的结果。

   它解释了γ软核的存在,但是这模式在以前就存在了,而不是发现了它。

   这个模型的推广,的确给出了一些新的发现,比如区分质子和中子的时候,会出现剪子模式,但是这不是一个基本的运动模式。

   所以,这个模型没有给出真正的新的东西。虽然这个玻色子是新的,但是难以理解。当年阿格·玻尔和莫特尔逊给出几何模型的时候,那个时候形变的机制才刚出现,而他们预言了具体会出现什么样的形变,也就是长椭球形变,预言了转动谱,然后很快就在实验中发现了。

   这是一个典型。给出理论,然后实验验证,有一个明确的物理结果。(当然,可能会出错)γ软核,在几何模型中,也是能解释的。所以在相互作用玻色子模型中,对于原子核集体激发的理解,不是最开始的,而是提升式的,这是不能获奖的根本原因。

   而现在,我们在这个理论的框架上,做了新的扩展,融合了SU(3)对称性,发现了新的集体激发模式,而且在过去几年,我们对于许多的核结构现象,进行了研究,发现了许多新的结果。这些都是极其关键的,这些工作证实了,相互作用玻色子模型,可以在理解原子核的能谱上,达到以前将近十倍的精确程度上。

   这是不可思议的,因为我们一直以为相互作用玻色子模型是一个近似。所以它能解释的,应该是比较粗糙的结果。但是,事实完全不是这样的。

   这是惊人的,这个拟合的结果,给人的印象就是,原子核真的就好像是由玻色子构成的。虽然Arima已经去世了,但是Iachello还在,而且我们知道在这个模型的提出中,似乎Iachello扮演着更重要的角色。我期待我们的研究结论能够被更多人意识到,这些工作是极其重要的。我很期待,Iachello能够因为相互作用玻色子模型的新研究工作而获得诺贝尔物理学奖。当然,这个奖如果和发现Cd疑难的Garrett和Wood一起获得,就更好了。

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