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在核结构的新研究中,我做了什么?

已有 1250 次阅读 2023-7-6 22:46 |个人分类:我思故我在|系统分类:观点评述

    在过去的二十年,原子核物理的实验和理论之间出现了理解的鸿沟,而且看起来好像越来越大,原子核研究的各个方向似乎都有问题。实验给出来的结果,和以前的观念开始有冲突,这让人很困惑。任何的理论似乎都没有什么预示会出现这些奇怪的现象!

    这一点在粒子物理实验中却正好相反,实验和理论看起来极其符合,有一些问题实际上也可以归结为理论计算的不足上。粒子物理实验的这种极其符合的结果,实际上也是让人困惑的,因为粒子物理的研究者有很多的理由来预示这种极其符合的结果是不应该出现的!

    这就是当前核物理和粒子物理的两个让人尴尬的结果。不过这个结果对粒子物理可能会产生致命的危机,而对于核物理来说,似乎预示着难以想象的机遇。我一直相信,核物理将会成为未来热门的研究领域,甚至会诞生让所有人都无法想象的新结果、新技术。

    我是因为一些奇特的理由,一直守在核结构的研究领域中。我也做过其它方面的研究,但是没有放弃过对核结构问题的思考。在最近几年,也是突发灵感,做出了一些有些超出想象的新突破。

    那么这个新突破是什么呢?

    这个很简单,就是在相互作用玻色子模型的框架内,我基本上确定了一件事情。2011年Fortunato等人,在他们的文章中指出SU(3)对称性下的三体四极矩作用可以描述扁椭球。而在我这几年的工作中,就是确定了这个SU(3)对称性下的三体四极矩作用,或者是SU(3)对称性的三阶卡西米尔算符,就是现实原子核扁椭球的真实描述。如果是这样的,那么其它的高阶作用也一样重要,比如另外一个三体作用,可以用来描述B(E2)反常。

    这看起来是一件非常简单的事情。

    但是和以前的观念是冲突的。因为这意味着在幻数核的附近,三体作用起到了巨大的作用,而这一点似乎在以前的研究中没有看到。

    但是这个结论却极其重要。

    形变一直是原子核结构中的基础问题。球形核疑难的系列实验,从实验上否定了球形核的存在,这样形变就成为了原子核的基本模式。所以原子核中的形变是如何产生的,有什么特征,就是一个基本的问题。我的工作在基本特征这个方面,给出了一个答案。不但以前认为的大形变核是由SU(3)对称性来描述的,实际上所有四极矩形变,都是由SU(3)对称性来描述的。

    这是一个让人非常吃惊的结论。核结构做了这么多年,快一百年了,可能没有人想过,形变居然有如此简单的一个结论。从1958年,Elliott建立了SU(3)壳模型,在形变和SU(3)对称性建立了重要的联系,但是这个联系如此普遍,是以前从来没有意识到的。

    重要的发现,永远都是简单的。

    这样一来,我们就可以在新的原则下建构壳模型。实际上,一些研究者已经初步建立了这样的理论,但是他们没有意识到他们建立的理论,是可以解释所有的核结构现象的。

    用一个模型,来解释所有原子核的所有能态的所有的性质,这是核结构研究者一直以来的梦想,甚至是认为不可能的梦想,而如今已经看到希望。

    就好像瞎子摸象,当摸到鼻子的时候,整个大象的模样就一下子清晰了起来。

    当然即使壳模型也不是原理性的,原子核模型是构造的理论,需要大量的细节的计算。但是这依然是难以想象的进步,因为我们已经有可能找到一个具体的哈密顿量,可以让我们了解所有原子核的所有能态的所有性质。

     期待梦想成真。如果我们真的建立了这样一个统一的模型,我们就可以继续反推,看到原子核中隐藏的秘密,我认为这才是最重要的。



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