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Su3-IBM无意间打开了原子核物理研究的新时代

已有 1732 次阅读 2024-7-7 17:16 |个人分类:我思故我在|系统分类:观点评述

    去年6月30日,长椭球到扁椭球的形状非对称演化的文章在PRC发表,到今天正好一年多几天。也正好的是这几天,我终究意识到这个理论意味着什么。文章出来后,如何理解这个哈密顿量成为了一个重要的事情,因为它彻底的否定了以前的相互作用玻色子模型的一些观念是不正确的。但是这意味着什么,我在一年前并不知道。

    在过去20年的时间,原子核物理学整个研究领域都发生了巨大的变化,这肯定是2000年的时候难以预料的。一些研究已经超出一流水平,一些研究在我看来已经达到了诺贝尔物理学奖的水平。估么,再过十年,两三个研究有望获得诺贝尔物理学奖。这些工作从最引人瞩目的夸克胶子等离子体的实验研究,到EMC和核子核子之间的短距离强关联的广泛探究,到核子内部夸克胶子的详细研究。从球形核疑难的发现,到奇特核和核天体物理学的细致研究。不管是低能,还是高能,都不断地在改变和加深我们关于原子核的理解。

    但是所有这些进展,我相信,最诡异的是SU3-IBM的发现。SU3-IBM的发现,的确是在预料之外的,但是它是会必然发现的。相互作用玻色子模型是1975年由Arima和Iachello共同提出的代数模型,认为原子核由s和d玻色子构成,这样一来哈密顿量就具有U(6)对称性,如果考虑g玻色子,就是U(15)群。也就是说原子核的低能集体激发态是U(6)群的表示。

    SU(3)对称性的发现,比这更早。在1958年,就由Elliott提出,这是一个伟大的发现。但是这种对称性,在漫长的时间内,只和长椭球联系在了一起。虽然一些研究者,把SU(3)对称性和刚性三轴形变联系在了一起,但是我们知道,没有引起足够的重视。现在我们知道,这是极其重要的事情。

    SU3-IBM,就是把SU(3)对称性彻底融入了相互作用玻色子模型之中。在原来的相互作用玻色子模型的基础上,进一步提出了新的限制,就是SU(3)对称性描述了所有的四极矩形变。这个模型的提出,是有历史上的必然性的。首先是1981年Isacker和陈金全先生开辟了相互作用玻色子模型研究高阶作用的先河(第一篇文章)。随后是Isacker在这个方面,做了大量的基础工作。随后2003年,辽宁师范大学的潘峰教授,决定开展相互作用玻色子模型的高阶作用研究。这是一个很重要的事情,这里边的关键是用SU(3)极限的基矢来对角化,这是一个根本性的转变。(这种计算的方法和以前不同,但是对于SU3-IBM是根本性的,有的时候最重要的东西其实不是文章)随后2011年Fortunato等人和2012年辽宁师范大学张宇教授等人,奠定了SU3-IBM的部分基础。

    所以说,SU3-IBM的提出几乎是必然的事情,但是真正意识到这个模型的不可思议的价值的,的确是我自己。我在这个模型,和现实的原子核能谱之间建立了确定的联系,证实这个看起来诡异的哈密顿量能够能加准确的描述实际原子核的低能集体激发能谱。

    这是以前的观念不能理解的。从IBM到SU3-IBM就好像从地心说,变到了日心说,一个观念上冲突,但是数学上一脉相承的,更加准确的哈密顿量就莫名其妙的诡异出现了。最近理论拟合证实了,这个理论的高阶作用的确是独立起作用的。这个正是在去年的长椭球扁椭球的形状非对称演化的文章中所表达出来的。而最近,这个事情被直接的证实了。(这个工作如果能发表在PRL上当然更好,但是没有发在上边也不是那么重要了)这就好像开普勒发现了行星的轨道是一个略扁的椭圆,彻底证实了日心说的正确性。(开普勒的这个伟大的工作直到他死后才开始逐渐被认可,因为在开始的时候,所有人,就连伽利略,都不知道这意味着什么,除了它可能是一个事实之外)

    这的确让我惊奇。一个长时间研究的古老领域,如果出现了一个和以前的观念冲突,但是却和实验结果符合的更好的理论的出现,我知道意味着什么。我是科学的信徒,也是库恩的信徒,这从以前的文章中能够看到。我遇到了一个极其少有的事情。科学的进步一直都是以开拓新的研究领域为主要的进步途径,但是在很稀有的情况下,它以推翻旧的观念为前进的方式。

    SU3-IBM意味着两个事情,一是在平均场之上,出现了三体和四体作用(重核),和平均场的观念本身冲突,二是SU(3)对称性的支配性作用让人惊奇。

    每一个都是以前的观念所不能理解的,也是以前的观念不应该出现的。特别是三体作用直接起到主要的作用,否定了两体作用的平均场效应。这个事情,我最近意识到,不仅是在核结构的研究中,实际上在对核力的研究中,都是没有的。

    但是事实就在这里。当然,很多权威都不会相信这个事实的存在,但是这是不重要的。在科学中最重要的,是你能够确定你的研究结果是正确的。当然,最难的就是这一点。很多研究者被困在了自已的观念里,走不出来了。

    这个结论意味着,平均场是不够的,需要短距离的作用。而最近读文献,这的确如此。这是一个复杂的作用,需要一点点去研究。但是SU(3)对称性的存在,直接把结论指向了原子核中色禁闭机制。这个问题,从来没有人认真对待过。虽然研究核力的都知道,核子核子之间的相互作用是一种剩余的色作用,但是究竟如何从色禁闭的角度来研究核力,似乎都没有。

     因为只有考虑所有的色禁闭的核子核子之间的作用机制,这种色禁闭的机制才是需要的。但是毫无疑问,即使是原子核的基态,本质上也是色禁闭的结果,也是色禁闭的现象。所以在所有人,认为不需要考虑色禁闭的时候,SU3-IBM以明晃晃的方式,告诉了我们它的存在。

     在一年的时间内,我没有做太多的研究,主要是思考这个诡异理论的来龙去脉,结论让人震惊。我了解了它的过去,我也意识到了它的未来。SU3-IBM无意间打开了原子核研究,不仅是核结构,的新时代。



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