最近的实验直接证实了以前被认为是长椭球的原子核实际上是刚性三轴的。虽然在理论上,Otsuka等人就已经意识到这一点,实验结果还是很让人激动。在1981年,Isacker和陈金全老师,就已经指出,如果要描述刚性三轴,就必须要高阶作用。
现在看来,理论上的讨论确实是早了一些。正常来说,应该是出现明确的实验以后,相互作用玻色子模型的研究者才应该展开更多的理论讨论。
这原因,正如我在前边指出,刚性三轴转子本身就是量子力学的基本问题。在这个方面,中国早期的量子力学专家王守竞先生做出了重要的贡献。但是,要把刚性三轴融入原子核的描述中,并不是逻辑上简单的。
有一点需要强调,就是在2000年以前,刚性三轴在原子核的集体激发中被认为是不重要的。长椭球和刚性三轴是近亲,但是依然是不一样的。球形肯定和刚性三轴没有关系。γ软的转动模式,除了Wood等人的讨论,没有人认为和刚性三轴有关系。
所以这个实验的结果,才是如此让人激动。这的确是让老的核结构观念塌了一半。这个事情在2019年就已经知道,但是很显然我没有意识到实验会如此快速的出现了,我没有把这个事情的认知上升到更重要的层面上。
原因倒也是简单,要讨论的问题太多了。
在1958年,Davydov就在原子核领域讨论了刚性三轴问题,是在几何模型的框架内。原子核的集体激发,是非常复杂的,因为要处理不同的刚性三轴形状。不同的刚性三轴之间是振动么?这可能是一个有趣的问题。最近Otsuka等人开始讨论这些问题。
所以,一个好的理论,要处理不同的刚性三轴形状,以及刚性三轴形状的不同转动模式。这样的想法,在以前的观念中是不存在的。
由于SU(3)对称性可以描述长椭球形状,所以研究者对SU(3)对称性本身展开了数学讨论,特别是高阶作用。这个扩展的工作,是从数学出发的。但是一个很重要的应用,就是可以用SU(3)对称性来描述刚性三轴。现在我们知道这是一个重要的事情。
也许,我们也可以用这个SU(3)映射来描述其它系统的刚性三轴转动。
所以数学的工作,在很早之前就有了,是上世纪80年代的事情。刚开始的讨论是在壳模型的框架内做的,但是讨论的原子核是长椭球形的,研究的是这个高级作用对于长椭球能谱的影响。
所以,这样的想法很容易的会被应用到相互作用玻色子模型中,这是1985年和2000年,Isacker等人的工作。后来在2014年,辽宁师范大学的张宇教授进一步做了详细的讨论。并且这个工作中,第一次发现了B(E2)反常现象。可惜的是,那个时候没有意识到这个现象真的可以在实际的原子核中出现。
所以,把SU(3)对称性和相互作用玻色子模型结合起来,是很早就有的。但是这更多的是一种数学上的推广,从刚性三轴到SU(3)对称性的映射。
在这个数学中,隐含着这样的结论,就是SU(3)对称性的哈密顿量,可以描述各种四极矩形变,包括长椭球、刚性三轴、扁椭球。
但是这个数学上的结论,和以前的观念是冲突的。在以前的观念中,刚性三轴不重要,扁椭球很少,需要用一种SU(3)对称性的镜像对称性来描述。γ软核和SU(3)对称性,从来都没有关系。
所以,在过去的五年的时间,我们建立的广泛地关系,是一件很不可思议的事情。
Isacker讨论了很多高阶项的作用,这激励了辽宁师范大学潘峰教授开展高阶作用的研究。当然这应该和陈金全老师的研究结果有关系,潘峰老师是陈金全老师的博士生。如果在今天,这样的研究几乎是必然的。但是在那个时候,更多的是一种数学上的讨论,而不是现实原子核实验的推动。
所以,新实验是极其重要的,而理论却出现的很早。理论的讨论有些超出实际研究的边界,但是现在发现极其重要。
我正好那个时候,成为了潘峰老师的硕士研究生,开始研究相互作用玻色子模型。
这些都是很巧合的。
我硕士毕业后,就直接来通化师范学院工作了。我当时其实也展开了高阶作用的研究,但是还是因为经验太少,没有找到关键的东西。现在看来,当时实际上就是擦肩而过,甚为可惜。当然,博士转了一个方向,去做量子技术,也不是没有收获。
2011年,Fortunato等人讨论了三阶作用,给出了明确的结论,SU(3)三阶作用可以描述扁椭球,这样就有了一个新的描述长椭球到扁椭球的演化描述。随后2012年,张宇教授利用这个精确解进行了讨论,讨论了这种特殊的扁椭球描述。
可惜的是,他们没有深入下来,否则那个时候新理论就应该全面展开了。
原因就是,这个想法和以前的想法差别太大了。我们现在已经知道,他们在无意中,已经走到了正确的道路上。
张宇教授发现了扁椭球的一种特殊现象,但是他也没有意识到这种现象是可以出现的。在去年,我在实验数据中发现了这个现象。
所以,这真的是一个奇特的事情。
只是这个事情太漫长了,缺少了一些激情。在查德维克发现中子之前,他就已经意识到这种粒子是可能的,所以在实验来到的时候,他就确定了它。狄拉克的方程预言了正电子,但是科学界完全没有料到这个奇特的东西,当实验来到的时候,都震惊了。
张宇教授,在他的了不起的扩展研究中,发现了完全新的现象,但是很可惜,他没有意识到这些新现象在现实中都是可以实现的。
所以观念的转变,真的是一个极其困难的事情,那么结果就在眼前了,很多的时候也会错过。库恩在他的《科学革命的结构》中强调了这种转变的困难,而且指出了观念是转变困难的根本原因。
是的,以前的核结构研究者,和我们,似乎真的生活在两个完全不同的世界中,他们的世界中球形核和长椭球核是核心,而在我们的世界中,刚性三轴和γ软处于核心。发现了从地心说,到日心说的转变。
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