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Garrett, Wood和Yates关于球形核疑难的综述文章

已有 1050 次阅读 2022-11-19 13:21 |个人分类:心智之旅|系统分类:观点评述

    2008年Garret等人通过对过去十多年对于Cd核的系统实验研究,指出球形核振动模式失效。

    2012年Garret等人通过进一步的实验分析,指出Cd核中正常态和闯入态是弱耦合的,这样一来Cd核的正常态是一种从来没有见过的γ软核。    

        这两篇文章正式开启了球形核疑难的研究,当然这种研究几乎都是实验上的,理论上很长时间内都不知道如何把现有的理论和实验结果融合在一起。

    2018年,Garret、Wood和Yates对球形核疑难的实验结果给出了详细的综述《Critical insights into collectivity from complementary nuclear spectroscopic methods》,从各种实验谱学方法中讨论球形核疑难,对于原子核的集体性给出了深刻的洞见。这些工作开创了核结构研究的新篇章。从题目上看没有关于球形核疑难的字眼,因为这个词是我本人创造的。 

        在摘要中,他们就明确指出:“从这些数据中,我们关于原子核低能集体性的观点的主要变化已经出现了;最显著的就是否定了长期坚持的在闭壳附近的低能四极矩集体性,即在球形核平衡形状附近的振动模式。”也就是说,实验上否定了传统观念中的球形核。在我看来,这个负性结果是极其重要的,虽然还不能和迈克尔孙的光速测量的负性结果相提并论,指出了经典力学和电磁学两大体系之间的矛盾,但是也是足以达到诺贝尔物理学奖的水平。它深刻的揭示了核结构现有的理论中存在严重缺陷。

        球形核的激发谱非常容易识别,是一种简单的声子谱。比如图中,能级上有一个21+的单声子,然后在上边有一个02+,22+,41+的双声子三重态,在上边是三声子五重态,特别重要的是四极矩电磁跃迁性质。这样的激发模式非常简单,但是让人奇怪的是,这类激发模式并没有被实验发现,特别是在核结构教科书中一直被认为是典型的球形核的Cd核中。

        

       他们发现的是一种奇特的γ软核。比如112Cd中,右侧的0+是闯入态的基态,左侧很显然在能谱上很像是双声子三重态,但是它们的电磁跃迁性质和声子极其不同,所以球形核并不存在。在综述中,三位作者详细的指出,大量的以前认为是球形核的原子核都存在这种激发模式。

       在总结中,他们指出:“这个研究的结果就是,原子核中存在低能四极矩振动必须要严肃的被质疑。原子核真的存在低幅度的表面振动模式么?或者形变和类似转动的行为驱动着非闭壳核的结构变化么?”

       如何从理论上来理解实验的发现呢?当然有的研究者完全无视实验的结果,沉浸在自己的理论世界中。有的研究者希望改变现有的理论来理解这些结果。球形核疑难对于现有的理论最具有直接挑战性的就是壳模型,因为这个结果正好发生在幻数附近,是壳模型必须要回答的问题。但是没有看到这方面的理论尝试。这是一个诡异的事情,我相信做壳模型的研究者不可能都看不到这个结果。可惜,因为疫情一直没有机会询问这方面的专家。而这些核,实际上很容易被壳模型进行计算。至于其他方法如何处理这个问题,我看到少数的尝试,比如Garrett等人的计算,但是结果非常模糊,理论和实验在细节上差别很大。

    我自己从相互玻色子模型出发,第一次从理论上找到了解决该疑难的切入点,当然完全解决这个问题还需要很多努力,也需要很多支持。正如前文出发,球形核疑难,可能与单粒子球形平均场直接冲突,涉及到的是核结构的范式转变,如何理解这一点需要大量的工作。

    我为什么相信我找到了正确的切入点呢?因为我们不仅发现理论和球形核的实验结果是契合的,而且能够解释B(E2)反常。这是极其微妙的事实,一个理论如果能解释一个实验反常,可能是巧合,如果能解释两个反常,我相信存在真理在里边。让人欣喜的事情是,最近我们发现该理论同样可以包含以前的理论所能解释的一切问题,这个发现也清除了很长时间以来我的困惑。这绝对不仅仅是一种巧合了。

    



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