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2023年,期待新核结构理论获得更多进展,得到更多人的支持

已有 1496 次阅读 2023-1-6 14:31 |个人分类:我爱我师|系统分类:观点评述

    过去十年,被许多人忽略的低能核结构领域在实验方面获得了许多新的进展,实验再一次走在了理论的前面。系统性的和现有的经验出现偏离的是B(E2)反常现象和球形核疑难现象。前者的实验确定完全超出理论的预期,它们出现的如此突兀,就好像平原之上出现一座高耸入云的山,完全不合常理。而球形核疑难,更是和我们已有的关于球形核振动激发的观念格格不入。新的实验为认识核结构打开了一扇不可预料的大门。

   低能核结构和粒子物理出现的问题正好相反。粒子物理领域是预料中应该出现在实验上观察到的现象一个都没有发现,这些发现按理说在理论上是合理的,应该出现的,但是就是没有出现。(所以粒子物理的理论在一些方面一定是有问题的)低能核结构是实验中出现了完全超出预期的发现,这些发现按理说在理论上是完全不合理的,不应该出现的,但是却就是出现了。(所以核结构的理论在一些方面一定是有问题的)

   我在2018年底开始意识到这些实验中的问题,先是球形核疑难,后是B(E2)反常,这让我非常惊奇和震惊。我有着多年研究相互作用玻色子模型的经验,而出现问题的原子核正好也可以用该模型来描述。这里边的关键是我一直思考相互作用玻色子模型的高阶作用。(正好我们的程序可以计算这些问题)从逻辑上来看,如果这个模型能够解决问题,就必须要引入高阶作用。

   我尝试用新的理论来解释这两个反常,结果让人振奋,虽然不能说已经解决了问题,但是为解决问题指引了方向。在B(E2)反常中,辽宁师范大学的张宇教授等人在新理论的框架中建立了更加完备的理论体系,而我在新理论中发现了新的层展的γ软性,似乎正好可以用来解决球形核疑难问题(讨论还在继续中)。这个世界一下子变得不一样了。我似乎非常幸运的找到了解决了新问题的理论线索。

    球形核疑难的实验发现,凸显了实验和理论之间的紧张。Garrett,Wood,Yates等人的持续20多年的实验发现,已经否定了Cd核是一种球形核,而传统的球形核也几乎没有实验支持(达到三声子的水平)。关键是,一个否定的例子,就足以否定整个传统的看法。

    整个传统的看法,是建立在壳模型的球形势和几何模型的基础上的,也就是说幻数核或幻数附近的原子核是球形的。幻数核是球形的,这是讨论核结构问题的出发点,因为球形势解释了幻数。所以幻数附近的偶偶核,由于价核子的关联,一定要出现振动激发的声子模式。只有远离幻数的原子核,才会出现形变的现象(核心被极化)。这样的观念持续了70多年的时间,即使到了今天依然是理解核结构的主要模式。

    Garrett等人的工作否定了这一点,实验的结果意味着幻数附近的原子核,甚至幻数核也会出现形变。在我看来,这是低能核结构领域最重要的新进展,是完全可以获得诺贝尔物理学奖的成就。

    问题是实验和理论之间的冲突完全超出预期,让人不知所措,不知道究竟问题出现在了哪里。老的观念持续了70多年自然是因为它解释了很多核结构的实验。在遇到问题的时候,是在老的观念上坚持,还是改弦易辙寻找新的道路,不是一个容易的选择。这就和今天的粒子物理研究一样,肯定是走错了路,但是不清楚错在哪里,也不知道正确的路该怎么走。

    我们的工作在无意之中敲开了一扇门,这也是四年前我完全无法预料的。在2011年之前,我编了好多年的程序,感觉老的模型有些不恰当,也做了好几年的思考,但是因为各种原因最后一无所获。而到了2019年初,忽然一切都豁然开朗,我意识到高阶作用的引入可以带来一种新的γ软性,可以用来解决B(E2)反常,一个理论可以解决两个问题,这绝对不是一个意外。

    理解这些用了四年的时间,我的两篇文章的发表也遭遇了各种磨难,幸好最后都发表了出来。(一篇EPL,一篇CPC,遗憾没有发在影响因子更高的杂志)申请的基金也是被各种否定,依然还无法获得支持。(在一个末流的高校,一个没有任何名气的副教授,这几乎是必然的结局。被否定的多了,有的时候,我都感觉自己和那些民科没什么区别了。)

    2022年的下半年,我开始思考这些究竟意味着什么,才开始明白,我们不是仅仅建立了一个相互作用玻色子模型的新理论,而是建立了理解低能核结构现象的新理论。这个新不是新在模型上,而是新在了观念上,我们相信Garrett等人的实验结果所蕴含的结果是正确的,而我们找到了理解这些问题的关键钥匙。

    2011年,Fortunato等人把相互作用玻色子模型推广到了三阶作用,给出了新的γ软势,但是他们无法做计算。能做计算的,这个世界上就是我,还有辽宁师范大学的张宇教授。我们各自编制了一套计算程序,我的是Fortran的,他的是Mathematica的。多年来,我们编制的新程序更多的是讨论老问题。而最近我们发现,新程序可以讨论新问题,可以计算Fortunato等人发现的新的γ软势。我是第一个把这个新的γ软势和球形核疑难和B(E2)反常联系起来的研究者。新进展,我相信,会完全超出Fortunato等人的预料。2022年正好是Iachello的80寿辰,有一个会议是庆祝他的寿辰的,Fortunato邀请我去做一个关于新工作的报告,最后由于疫情原因无法前往,是真正让人遗憾的事情。(当然也可能没有疫情也去不了,出国的花费挺贵的,没有人给我报销)

    我的一些师兄弟和朋友支持我继续讨论问题,他们也过来和我一起讨论,这让人很高兴。最近出现了一系列的新结果让人高兴(待发表),开始逐渐体现新理论的正确和强大。我希望进一步把新结论推广到几何模型中,密度泛函理论中,以及最不容易理解的壳模型中。如果一个观念是正确的,那么它就一定会被应用到各种模型和理论中。前段时间阳了,在迷迷糊糊之中,也做着各种思考。我似乎理顺了整个问题的关键之处,剩下的就是具体的计算和讨论了。当然,因为这些模型我自己也不是太熟悉,所以可能会遇到很多困难。但是只要坚持下去,我相信一定会给新理论奠定一个坚实的理论基础的。

    新理论的出现一定会遭受责备,但是被不断的否定,的确是让人难受。幸好还有很多人的鼓励和支持,让我难过之后又是满血复活,投身在新理论的研究之中,想想自己也是四十多岁的人了,却终归选了最难走的路。(本来打算读了一个不如意的博士后,就不做科研了)2023年,期待新理论能够全面开花,也希望能够获得更多人的理解和支持,也欢迎更多的人加入到新理论的讨论和研究之中来。期待在低能核结构理论,能够走出一条新的道路,一条中国科学家的道路来。




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