九 短距离强关联的核子对

   在EMC效应中，让人惊奇的是，没有想到，原子核中核子内部的夸克和胶子和自由的核子中的分布会差别非常大。因为EMC的效应在GeV，而原子核的效应在MeV，所以虽然都知道核子核子之间的作用，是一种剩余的色力，和中性分子之间的范德瓦尔斯力差不多（必然有色荷从核子中泄露出来），但是一定是非常非常小的，在实验上是难以发现的，所以是不需要考虑的。

    实验结果不是这样。原子核中核子的色荷并没有像自由的核子一样的封印在核子中，有一部分出来了。这个色核的作用很强，但是如果是分布在整个原子核中，是不可能的。这也是没有想到的原因。因为这会导致原子核的效应，接近GeV。所以有一种很强的机制，禁止了出来的色荷分布大部分不在原子核上。实验上发现，的确如此。在短距离的时候，一个质子和一个中子会出现强的关联。

    这个道理很容易在一个质子和一个中子构成的氘核上看到。一个质子和一个中子是可以形成稳定的原子核的，所以这里边就能直接推测出，色核不仅束缚在核子内，还可以束缚在这样的质子中子对内。对于各种的原子核的深度非弹性散射的实验研究，都可以观察到这样的短距离强关联的核子对的存在。

    所以，原子核中的色禁闭存在一种很有意思的等级现象。先是禁闭在单个核子中，然后是核子对中，然后自然是三核子团簇内，然后是多核子的情况。原子核中存在等级不同的“沙尘暴”。每一级别禁闭的等级差别是很大的。最后是整个原子核的所有的核子。

    这样的等级，正好是平均场出现的原因，因为单个的核子，本质上和所有的其它核子都发生了作用，而不仅是简单的临近作用。这样也是每个尺度可以分离讨论的理由，所以核力的有效场在很多时候都是非常有效的，得到了广泛的研究。

    但是问题就出来了，色禁闭是严格精确的。这种等级不同的色禁闭的结果，是禁闭掉所有的色核，一点都不能剩，这是本质性的区别。

    就好像射箭穿透N张纸，要求不是穿透就可以，如果是穿透就可以，那么射箭的力度越大越好。但是如果要求穿透第N张纸后，就恰恰没有速度了，就变成了一个完全微调的结果。射箭的速度必须恰恰好，穿透每一张纸后的速度都是有要求的。高能的部分，被低能的结果所调制。所有的情况，彼此之间都是有关联的。

    更好的例子是给一个正方形的纸里边填小方块，如果要求整张纸恰恰填满，那么这些小方块的尺寸之间就一定会彼此相关。

    很难想象，为什么在研究原子核的时候，没有考虑这样的限制。色禁闭的存在是都知道的，但是这么显然的后果却没有认真对待。

    最后的结果是色禁闭，禁闭在核子内，还是禁闭在原子核内是没有区别的。但是禁闭在原子核内，由于范围更大，所以动能更小，所以需要的能量更低。所以原子核的核子数越多，原子核的体积越大，从核子内渗透出来的色荷就越多（色涨落越大，但是平均值始终是0）。

    所以这并不是中性分子的范德瓦尔斯力的情况，还包括共价键的情况，以及金属键的情况。如果一个材料中，包含这些乱七八糟的各种键，一定非常难以理解。不同的尺度之间，一定会出现耦合现象。

    具体的色禁闭的机制我们依然不清楚，但是这样的结果，我们现在已经开始明白了。由于色禁闭，最终N个核子能够束缚在一起，色荷能够扩散到所有的核子上。 （这个观念还无法确定，也许是荷力扩散到确定的M个核子上）（扩散到多少个核子，最终要由实验来确定，但是越多实验要求越高）（以前认为就是禁闭在单个核子中，也不知道核子核子之间的力是怎么蹦出来的，后来发现EMC之后，就认为是禁闭在核子对或三核子簇中，好像也和整个原子核无关）整个原子核的存在，难道不是色禁闭的结果么？

十 任何周期性的现象都是量子干涉

    原子核的低能现象是一个奇特的结果，特别是从凝聚态物理的结果来看。原子核有幻数，是核结构研究的结果，也是最无法理解的事情。我们是从这个前提，因为是由实验确定的，开始讨论问题，是理解核结构的基础。但是实际上，这个幻数存在本身，是最需要理解的。幻数的存在，意味着一种周期性结果。

    双缝干涉，做物理研究的都是熟悉的。不管是光子，还是电子，通过双缝后，都会出现周期性的干涉现象，明暗相交的条纹。出现干涉的原因是，存在两条路径。

    固体中的电子，在周期性的晶格的调制下，在特定的条件下，自由的电子波就会出现干涉，出现类似驻波的现象，出现了能隙，整个能带出现了周期性。

    所以在量子力学中，能隙的出现，周期性的现象，都是量子干涉的结果。量子干涉意味着周期性，周期性意味着量子干涉。

    幻数的出现，意味着出现了大的能隙，而不同的幻数，意味着周期性的结果。所以幻数的存在，本身意味着某种量子干涉的的结果。如何从核力来理解幻数，是一件重要的事情。

    如果只是从核力的低能部分来理解这种周期性的结果，是非常困难的。从凝聚态的角度来说，低能的部分会导致普适的结果。虽然与核子数有关，但是应该是一种弱相关的结果，而不是周期性的强相关的结果。也就是说，低能的部分，重整化为平均场后，是差不多的，剩余作用应该也是差不多的，原子核的形状也是差不多的。由于核子核子之间的相互作用，原子核都应该有形变，并且随着核子数的增多形变越大。也就说原子核应该表现为一种随着核子数增多的普适行为。

    但是色禁闭，导致不同尺度之间的物理效应，不能简单的分开，而是要精确的匹配好。在原子核的整体尺度上，色荷要恰恰好的禁闭掉。这使得，核子之间的关联，出现了非常强的干涉作用。虽然具体的机制不清楚，但是不同的关联尺度的存在，而目的是导致精确的色禁闭，所以这些关联必然会存在量子干涉。不是每一种关联，分掉一部分色禁闭就可以了，还得恰恰好的禁闭掉。

    这就好像，双缝，或者多缝，从一个点，到另一个点，就是中间的过程不同，最终一定导致了干涉。色荷禁闭在核子中的部分，最终也决定了色禁闭的结果。色荷禁闭在不同的M个核子间，导致了不同的色禁闭的途径。也就是说，所有的色禁闭的途径，最终目的是整个原子核的色荷都被禁闭掉。所以所有的途径，都是同时在彼此协调，达到最终的目的。（这似乎符合了复杂系统的概念）

    仅仅从低能的部分，把高能的部分退耦合掉，从根本上说是不够的。

    当前的研究，还没有发现低能和高能之间耦合的明确证据，研究者也认为高能和低能之间是退耦合的，是无关的。但是球形核疑难的发现，否定了这一点。实际上，幻数的存在本身，就否定了这一点。