SU3-IBM分享 http://blog.sciencenet.cn/u/qiaoqiao1980 努力揭开更多原子核的秘密

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高阶作用?从质疑到实证

已有 482 次阅读 2024-5-29 09:49 |个人分类:我思故我在|系统分类:观点评述

    在杨-米尔斯理论中,规范场的自作用是与阿贝尔规范作用的关键区别。后来在量子色动力学中,发现胶子的自作用会起到一个让所有人都意料不到的反屏蔽的作用,这导致在高能区会出现渐进自由,而在低能区会出现夸克禁闭。原子核物理学以及其他的强子物理学,本质上是夸克禁闭的物理现象。

    幻数的存在以及对于幻数的解释,让我们看到了多核子量子体系的简单性的一面。1949年,迈耶和简森等人,利用三维简谐振子势加上自旋轨道作用(考虑相对论效应),解释了幻数。这意味着对于幻数核,一个关键的部分是平均场,也就是单粒子势的存在。虽然核子之间的强相互作用很大也很复杂,但是平均场可以成为讨论它的一个非常有效的零级近似,这是一个重大的发现。

    这样的想法在1949年以前也是存在的,但是由于没有考虑自旋轨道作用,所以无法解释幻数。迈耶和简森的发现,为理解核结构奠定了理论基础。

    而且这个想法有一个非常直接的推论,那就是如果考虑考虑剩余相互作用,两体作用是最重要的,三体可能要考虑,四体以上根本不重要。

    这样的想法似乎没有什么问题,只要是个正常人都会这么想,因为平均场的零级近似太好了。

    这个想法也一直支配着核结构研究者的基本思路。

    但是正如非阿贝尔规范场论和其他的场论完全不同一样,这个世界总会发生特例。按照道理说,我们已经知道了非阿贝尔规范场论的故事,对于核结构就应该小心一些,但是实际上从来没有过。

    另一个模型,是雷恩沃特的形变的想法,以及阿格.玻尔和莫特尔逊的几何模型,描述了原子核的集体激发,也就是形变及其转动谱。在这个理论中,很显然势能部分是需要高阶作用的。在格雷纳等人的工作中,甚至讨论到了六次方项。但是由于这个模型过于刚性,所以这样的扩展没有看到太多的意义。这个模型参数范围巨大,而且解释能力比较粗糙。

    一个极其重要的进展,发生在代数方法领域(一个更加精细的研究思路)。1958年Elliott发现了SU(3)壳模型,引入了SU(3)对称性来描述长椭球形。这个思想引起了代数方法领域专家的关注,随后由于赝SU(3)对称性的发现,在Draayer等人的工作中得到了极大的拓展。这里边一个非常关键的结论是,刚性三轴转子的SU(3)映射。对于形变的原子核,讨论它的转动的时候,不仅角动量要量子化,同时形变也要量子化,这就必然会引入三阶和四阶相互作用。这是高阶作用必须存在的一个关键信息,可惜这么多年来,并没有引起足够的重视。

    第二个极其重要的进展,发生在相互作用玻色子模型领域。1975年,Arima和Iachello提出了这个模型,是代数方法领域的最重要的进展。1981年,Isacker和陈金全先生意识到一个非常重要的事情,就是只考虑两体作用的时候,不能描述刚性三轴形变,必须要加入三体作用。这是高阶项必须存在的第二个关键信息,但是除了Isacker等少数人持续的研究,特别是Isacker,几乎没有多少人关注这些。(那些年是Isacker一直在推动这个孤僻的领域的研究)

    这里边的关键就是,没有人相信高阶作用真的起作用,而这些关键的信号主要出现在了代数方法领域,很多做核结构研究的其实并不清楚。就从针对我个人工作的一些反馈来看,很多做壳模型的,并不了解Draayer等人的赝SU(3)壳模型的工作。

    所以这些关键的信息,的确有人注意到了,但是没有引起足够的重视。

    直到我提出SU3-IBM以后,这些才开始发生根本性的改变。我意识到这些高阶作用,和实际的核谱存在内在的联系(这种联系到现在还有很多做核结构的其实并不知道)。这个哈密顿量其实一直就在那,不管是SU(3)对称性,还是相互作用玻色子模型,很早就存在了,但是没有人意识到它们的结合才是解释核谱的真正的哈密顿量。

    这是一个非常有趣的故事。

    随着我们的研究的第六篇文章被CPC接收,以及最新的计算结果,我们可以确信SU3-IBM提供了描述精细核谱信息的哈密顿量,它的精细程度超出所有人的预料,包括我自己。一个正确的理论,会告诉你完全没有注意到的东西。

    这样一来,高阶作用就进入了从质疑、否定到实证的阶段。有很多人会问,为什么在平均场如此明确的结论下,高阶作用会扮演重要的作用?我想我不知道这个答案。我只是从理论和实验数据的拟合中,来揭示了这个不可思议的违背逻辑的结果。(以前的研究者并没有故意说谎,而是所有人都无法想象这个事情,就好像渐进自由的发现一样)事实就是,高阶作用非常重要,不是一个小量近似,而是独立起作用的一部分。

    如果再深入琢磨,只能说夸克禁闭,比我们想象的要更加奇妙。充分理解到这一点,可能还需要漫长的时光。



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