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液滴模型,球形核疑难和原子核中的色禁闭

已有 1204 次阅读 2024-7-17 21:16 |个人分类:我思故我在|系统分类:观点评述

    液滴模型,是原子核中考虑集体激发的出发点。原子核是由质子和中子通过短程作用而形成的,这一点和一个水滴很像,是通过水分子通过范德瓦尔斯力聚集在一起的。水分子之间,距离远了是吸引力,距离近了是排斥力。核子之间的作用力也是类似的,这是剩余色作用的结果。所以两者之间很相似,在理解核结构中有很大的作用。由于像一个液滴,所以原子核的表面,就会有很大的表面张力,所以原子核是球形的。

    原子核是球形的,在原子核理论的发展史中,占有非常重要的一面。随后的确意识到,原子核是可以出现形变的,但是这一定是出现价核子并且很多的时候。也就是说,具有幻数的原子核一定是球形的,这在今天的原子核研究中也是基本的常识。

    为什么?因为幻数的解释,是建立在三维简谐振子势的基础上,加上强的自旋轨道作用(相对论效应)给出的。所以这个幻数的存在,指向了原子核是球形的。似乎没有任何反驳的可能。

    这样一来,当价核子开始出现,并且增多的时候,如果核子核子之间的有效作用就是两体的时候,很显然,一定要出现球形核的声子激发模式。这几乎是必然的。核结构的研究领域,一直相信球形核声子激发模式的出现,自然是有原因的。

    这个观念,我们知道,没有得到实验的完全确认。但是做核结构研究的都相信它。直到Garrett、Wood等人做实验,才发现,这个想法有问题。实验不支持球形核的声子激发模式。他们许多年,都在研究,写文章,认为球形核不存在。但是最近不知道什么原因,不怎么讨论这个话题了。

    这个话题几乎变成了我的专利。为什么他们不怎么讨论这个话题了呢?我没有问过,不过我猜想,一个非常重要的原因,就是没有任何道理否定幻数的解释。这是一个强结论,我也没看到任何的别的可能。所以如果按照固有的观念,剩余作用就是两体作用,那么这个球形核的声子激发就是必然的。没有别的可能。所以Garrett、Wood没有别的可能。

    Wood和他的合作者,最近发了一篇观点的文章,对大尺度壳模型的计算提出了质疑,主要就是这个剩余作用是两体作用。这很好理解,因为理论和实验是完全冲突的。

    从SU3-IBM可以知道,如果不能否定幻数,那么其实就是否定了剩余作用是两体的。这没有别的可能。在我的理论中,这种新的集体模式的出现,是两体作用和三体作用竞争的结果,而且两者都是SU(3)的。我认为这是我做出的最重要的工作。

    没有人相信,中重核中会有高阶作用。但是球形核疑难的实验发现,说的就是这个意思。当我2019年初,看到Cd疑难的时候,犹如五雷轰顶,彻底的懵了。因为我一直都在琢磨相互作用的高阶作用,我似乎一下子抓住了高阶作用必然存在的证据。

    但是没有研究高阶作用的,是无法理解的。固有的观念,是如此的顽固,使得几乎所有研究核结构的,都认为高阶作用不存在。甚至在他们判断我的研究所申请的基金项目的时候,也是以一种我完全无知的态度告诉我,中重核不需要高阶作用。

    球形核疑难的实验,几乎很多人都不知道。即使知道,也无法理解这意味着只考虑两体剩余作用是不对的。

    这非常有意思。意味着原子核的液滴模型,本质上是不对的。也就是说水分子组成液滴,和核子组成原子核,存在本质性的区别。这是很显然的。核子之间的作用力是短程的,但是却出现了平均场,单粒子行为,而且出现了难以置信的周期性行为。这些和我们对于低能行为的模式几乎都不一样。

    幻数的出现,意味着原子核是球形的。但是球形核疑难的出现,意味着球形核根本就不存在。这个根本性的困难,在于平均场是如何形成的。如果核子之间的短程相互作用,重整化后,就是变成了单粒子行为,那么原子核就一定是球形的,实验上也不应该出现Cd疑难。但是实验,我们知道,否定了这一点。这说明,这个平均场的出现,不是一个简单的结果,还有别的东西。

    我曾经在文章中描述过这个直觉,那个时候我也不是太清楚。因为幻数就是存在的,平均场就是球形的,所以这只能意味着这个平均场有些一些奇特的风暴式的东西,使得它看起来是球形的,但是这个波函数不可能是球对称性的。

    还有一些别的东西,和这个平均场有联系。这就是结论。最近我看文献,意识到,除了平均场,核子核子之间还有短暂的短距离强关联。但是在现有的结论中,这种高能的强关联,和幻数的平均场没有关系。也就是说,虽然有别的东西,但是和球形平均场没有关系。如果这样,那么球形核疑难也不可能存在。

    高能和低能的,也就是小尺度的和大尺度的一定有某种特殊的关联,才能既保证了幻数的解释,还能兼容球形核疑难。这是唯一的方式。

    为什么会这样?因为不同尺度的物理,很显然,是可以退耦合的,不关联的。(高度的,和低能的,和显然是可以没有关系的)我猜想,这个原因是原子核中的色禁闭。核子核子之间的作用,本质上是剩余的色作用。但是色作用,有一个奇怪的结果,就是色禁闭。这和分子之间的范德瓦尔斯作用不同的地方。不管是大尺度的,还是小尺度,都必须精确的导致色禁闭。所以,这种精确的结果,必然让不同尺度的物理联系起来。因为大尺度的和小尺度的,必须恰恰好,一起合作,才能产生精确的色禁闭的结果,不能差一点。

    这是我的理解。这就使得液滴模型的表面张力出现了问题。不仅是表面张力,还得要色禁闭,使得色禁闭在表面内。这导致了一种形变。

    这就是球形核疑难所要表达的意思。幻数的解释,需要一个球形的势场。如果仅仅是这一个平均场,那么就不应该出现球形核疑难,实验上就必须出现球形核的声子激发模式。但是实验否定了这一点,其实就是否定了球形的波函数的存在。但是幻数的存在,意味着这个平均场一定是球形的。所以就必然有一些别的东西要出现,和这个球形的平均场必须有耦合,才能破坏波函数的球对称性。所以大尺度的物理,和小尺度的物理就必须有某种耦合,而这指向了原子核中的色禁闭机制。研究核力作用,没有注意到球形核疑难。

    球形核疑难的实验发现,是极其重要的,所以我一直说这是诺贝尔物理学奖级别的发现。Garrett、Wood应该获得核结构领域的第三个诺贝尔物理学奖,另一半可以被Iachello获得。但是可能他们自己都还没有明白是怎么回事情。这个证实的过程还需要漫长的时间,希望几位老先生可以活到那一天。



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