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原子核中的大尺度和小尺度,SU3-IBM所预示的物理图景

已有 198 次阅读 2024-7-4 15:51 |个人分类:我思故我在|系统分类:观点评述

        最近几年提出的SU3-IBM,一方面让人惊奇,因为它用来拟合原子核的低能激发能谱的时候,会准确的多,既能给出新的γ软的模式来解释球形核疑难(球形核声子激发模式的质疑和否定是过去二十年核结构领域最重要的新结果),也能对于长椭球和扁椭球的形状非对称性演化给出更好的解释,这些都证实了这个理论的有效性。另一方方面自然是让人困惑。因为根据以往的核子核子相互作用的理论,核子之间通过介子相互作用,产生了平均场,那么剩余相互作用自然是二阶作用为主,即使有三阶作用,也是更小的作用效果。这个图景是和以前的核结构模型一致的,是和SU3-IBM冲突的。

    支持我一直坚持SU3-IBM的,是这个理论和实验的一致性,而不是以前的观念。当然我也不在乎别人对我的否定和讥讽(在同行评议中)。但是问题出在哪里,却一直不清楚。

    重核的原子核的尺度的半径是5fm左右,这是原子核的大尺度。原子核是由质子和中子两种核子构成的,核子的半径是0.84fm左右,这是原子核的小尺度。核子核子通过短距离作用(现在已经知道,这个也分为两类),所以产生平均场一直是一个很让人奇怪的事情。在大量的实验中,似乎也没有看到大尺度和小尺度有关联的直接证据(现在一些研究者也开始注意到了)。

    通过介子的核子核子作用,产生了平均场和剩余的两体作用,以及更小的高阶作用。这个图景是没有问题的。(一些研究者相信的东西并没有错,但是观念再合理,在事实面前,是实验面前也应该冷静一些)但是对于幻数核来说,却很突兀。因为此时几乎就只有平均场了。很难想象,什么样的核子核子作用,会导致几乎就是单粒子行为的结果。

    这个是我一直困惑的事情。因为凝聚态物理中有一些结论,如果有相互作用,那么这个系统的基态就会对称性自发破缺。对于原子核来说,就是它的形状不可能是球形的,而一定是会发生形变的。需要解释的不是形变,而是球形。原子核中出现了球形核,这个事情还是让我很好奇的,但是我没有怀疑过这个事情,我只是觉得这个事情需要解释一下。核子核子之间的相互作用是差不多的,结果对于特殊的质子数或中子数,就变成了球形,这真是奇特的事。所以,当我在2019年初了解到,实验上对于球形核的存在是质疑和否定的时候,真是让我大吃一惊。(我的大吃一惊,和别人是不太一样的)

    但是幻数的存在是一个事实,而且被球形势解释了幻数也是一个事实。而SU3-IBM更准确的解释了原子核的低能谱也是一个事实。但是这两个事实是冲突的。这一直让我很好奇发生了什么奇怪的事情。

    与传统核子核子相匹配的图景,自然是出现平均场后,最重要的是剩余两体作用,它们导致了形变。也就是说,原子核中理解问题的两个主要思路,核子核子之间的相互作用和平均场(壳模型)是相互匹配的。所以一个人说这个图景是错误的,很难不被看成是有问题的。所以这几年做SU3-IBM非常不容易。只是发现了新的联系,而且还被实验更好的证实了,我也无法说服不了自己弄错了。

     如果以前的观念错了,那么一定是出现了不可思议的漏洞。理论是根据实验来给出的,那么就是实验,造成了不可思议的假象。

     最近关于核子核子短距离强关联的文献的思考,的确打开了我的思路。在SU3-IBM中,关于长椭球到扁椭球的形状不对称性的研究中,虽然理论和实验的确符合的更好,但是带来的结果却是是让人很难相信的。就好像开普勒发现行星轨道居然是扁一点的椭圆,怎能让人相信呢?

     以前的理论中,剩余的两体作用造成了相变,不同的两体作用导致不同的形变。这个也很神奇,核子核子之间的相互作用是差不多的,但是结果却是要不可以出现完全的平均场,没有两体作用,要不是出现各种两体作用,所有这些都只是跟核子数有关。原子核中的形状量子相变研究的就是这个主题。

     在SU3-IBM中,却不是这样的,而是更加诡异的结果。这个两体作用不是到了幻数的时候才消失,而是可以更早的就开始消失,使得三体作用变成主要的作用项。这个结果如果让做壳模型的看到,一定会说这个是完全错误的。所以,最近我用SU3-IBM对于这个区域的原子核做了仔细的拟合,结果证实了这个预言。三体作用起到了主要的作用。两体作用不是那么重要。

     这个图景非常有意思。也就是说,这个两体项,是逐渐变大,然后逐渐消失的。而不是到了幻数核突然消失了,但是离开幻数核又突然出现了。在以前的理论中,幻数的出现是个很诡异的事情,两体项是突然消失的。

     但是在SU3-IBM中,不是这样,它是逐渐变大,逐渐变小,然后在特定的地方,也就是幻数的位置,消失了。在这里,很显然,这个两体作用,实际上是量子干涉的结果。

      也就是说在SU3-IBM中,以前的平均场的观点更加自然了(平均场是不可能否定的,新的理论否定的是剩余作用中两体作用一直占据支配地位的想法)。有一个奇特的机制没有出现在平常思考核物理的问题中。我一直说,原子核是必须出现形变的,需要解释的是幻数的存在。在SU3-IBM中,其实正好符合这个判断。剩余两体作用是一直都有的。但是有一个奇特的机制,在幻数的时候,正好这个两体的作用被相消干涉了,就和双缝干涉的暗条纹一样,而在大形变区域,这个两体作用被相长干涉了,形变进一步变大了,就和双缝干涉的亮条纹一样。

     这样的理解才是最合理的。如果只考虑核子核子之间只通过介子相互作用,形成了平均场和剩余两体作用,那么这个结果不应该对核子数非常敏感,而是差不多的。除非核子数非常小的时候。

      SU3-IBM的计算结果,以及实验数据,实际上就是在支撑这样的一个物理图景。这是以前的原子核物理从来没有过的观念。而我也是在这半年中陆续开始出现的。当然一些片段很早就开始有了,但是不清晰。我只是知道以前的观念不对,但是新的观念是什么样子的,也只是最近才开始明确。

     去年关于长椭球扁椭球的形状不对称演化的文章出来以后,这个结果就让我困惑。于是我就去找以前的来龙去脉,让我了解更多的SU(3)对称性以前的工作。而这半年,让我开始明白究竟发生了什么。

    很不可思议。当然最近关于核子核子短距离强作用的思考,也为这个可能的奇特机制找到了可能的相关的解释(这个还不清楚,但是应该差不多)

    在短距离处,核子核子之间具有强关联。这个是我以前不知道的,但是也是已经研究了很多年的,最近开始有更多的新认识。以一个具体的例子来说。Pb208是研究短距离强关联的幻数核,质子数和中子数都是幻数。在这样的原子核中,也发现了和其他核差不多的短距离强关联。这似乎直接证实了以前的观点,就是平均场和强关联是没有关系的,因为强关联对于所有核都是一样的。但实际上不是这样的。更应该这样的看,就是最后出现了平均场和强关联,正好是这些复杂的核子核子作用的,本质上是色禁闭,最后的结果,剩余两体作用消失了。

    因为Pb208的平均场中核子,不是独立运动的。按照以前的观点,如果两者是无关的,那么平均场中的核子应该是完全独立的。但是并不是。最近研究者也开始讨论短距离强关联对于长距离的效应是否有影响。如果,对于平均场有影响,那么对于剩余两体作用的影响就会更大。(这些想法也才开始出现)

    现在,的确获得了一个更加自洽的物理图景。大尺度上,核子核子之间通过介子作用,产生了平均场和剩余两体作用,以及更小的多体作用。小尺度上,核子核子之间有短距离的强关联。以前认为没有什么关系,两个尺度是分开的,不相关的。

     但是SU3-IBM不支持这样的物理图景。如果SU3-IBM是正确的,那么就需要有一种特殊的机制,对于剩余的两体作用产生了干涉,既导致了幻数的存在,也导致了大形变核的存在,也就是幻数核和大形变核,是同一种机理作用的两个方面。这种特殊的机制是一种干涉现象。

     如果能够从核子核子作用的角度,找到这个特殊的机制,那么就完全证实了SU3-IBM的正确性。当然,这还有漫长的路要走,不过方向明确了,路走起来就更容易了。

        



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