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原子核结构中B(E2)反常的理论新进展

已有 2554 次阅读 2022-10-11 21:13 |个人分类:我思故我在|系统分类:论文交流

    过去20年,原子核结构领域的新的实验结果有些超出预料,甚至难以理解。系统性的偏差,一个是球形核疑难,原来以为是球形激发的原子核被发现根本不是,一个是B(E2)反常,对于远离幻数的原子核,第一个4+态到第一个2+态的电磁跃迁强度比第一个2+态到第一个0+态的值小的多,而基态带的角动量能级关系和正常的情况没有什么区别。这两类反常的能谱和正常的情况差不多,关键都是电磁跃迁的情况和过往的经验完全不同,而且理论没有预料到。

    这些结果都不能用以前的理论来解释,所以才让核结构领域的研究者非常困惑,尤其是是和壳模型的理论结果差别极大。特别是球形核疑难,几乎完全和壳模型的理论假设冲突。以前的理论认为,幻数核是球形核,所以必然要经过一个球形核的激发模式,然后才能发生形变,出现转动模式。而关于传统认为是球形核的原子核的实验研究,发现这类核是一种特殊的γ软的转动模式,根本没有持续了70年的球形核振动模式!

    最近我猜测,壳模型的基础可能需要改变,不是一种球形势,而是一种γ软势,即使是幻数核,本质上也是一种集体激发模式下的单粒子行为。否则两种冲突的实验结果,让人完全无法理解。

    这两类反常的发现,颠覆了70年来对于核结构的理解,超出预料。粒子物理一直寻找新物理,因为老的理论实在是太好使了。而核物理到了现在,实验和理论出现了越来越大的隔阂,老的理论越来越不好使了。原子核本身是多核子作用的复杂系统,也许有些东西从一开始就出现了问题,原子核的集体性一直都是存在的。

    B(E2)反常的结果特别惹人注意,因为和平常的经验完全格格不入。做实验的研究人员也做了很多理论拟合,但是发现都无法解释这个现象。

    当我注意到这个现象后,我相信需要引入高阶作用,并在相互作用玻色子模型的框架内引入SU(3)三体作用,第一个从理论上解释了这个问题。我相信,B(E2)反常是中重核中三体力发挥重要作用的关键证据,这和壳模型中的一些经验结论完全不同。

   最近辽宁师范大学的张宇老师等人,进一步利用他以前在Isacker等人基础上扩充的三轴转子模型也解释了B(E2)反常现象,加深了我们对于该反常的理解。从模型上说,该理论比我的解释又多了两个SU(3)四体作用,数学上复杂一些,但是物理意义会更加明确。

   该理论注意到了三轴刚性转子的电磁跃迁行为和反常之间的关系,从而建立了更加丰富的物理内涵,我相信这是该领域的重要进展。

   两个理论都可以给出一致的理论结果,哪一个理论更加有效,需要进一步的理论研究和实验检验,因为实验上这类核的实验数据依然很少。我认为四体作用也是非常重要的,但是更可能是一个修正的作用,起核心作用的是三轴刚性三体作用。实际的情况可能非常复杂,这类反常是对相互作用非常敏感的,所以对于确定原子核中的各种作用形式会非常重要。B(E2)反常和球形核疑难的实验研究,开启了原子核结构研究的新时代,中国科学工作者在这个问题上首先开创了理论研究的新领域。






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