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新的研究,从核结构的代数方法进入到了整个核结构领域,然后从核结构进入到了整个原子核物理,这让我们看到了一个可能的大图景。
物理上,这源于核子在作用的时候,一定会出现色涨落,而所有的过程,最终一定会出现色禁闭。这是一个猜想,但是已经有了一定的实验基础。在高能端,已经有了EMC实验和短距离强关联的实验。在低能端,我们已经了球形核疑难的实验,以及许多其它独特的实验结果。
在数学上,我们有了SU3-IBM,它是低能端的有效模型。它发现了以前从来没有意识到的SU(3)对称性的普适性。在以前的研究中,SU(3)对称性很有用,但是它是偶然出现的对称性,是描述长椭球的对称性。
量子色动力学出现以后,我们都知道,构成原子核的质子、中子以及它们之间的作用力的粒子(各种介子)都是复合粒子,是由夸克和胶子构成的。这是一个有趣的问题。这些粒子的出现,还有各种强子,都是色禁闭的结果,这是量子色动力学的一个基本特征。
但是当它们彼此作用,或者构成复合粒子的时候,比如原子核,这种色禁闭会发生变化。这个事情本身是一个很显然的结果,但是长时间被忽略了。因为我们有有效的理论。这种差别,在许多的讨论的问题中非常小。
但是在原子核中,这种差别已经非常明显。老的核结构理论,和新的SU3-IBM之间,就是这种体现,它们之间实际上就是差了一个SU(3)对称性。虽然从1958年开始,SU(3)对称性就已经以一种显著的方式进入了核结构的研究中,并且当发现量子色动力学以后我们就已经知道了支配夸克和胶子的作用力具有SU(3)对称性,但是没有人会想到,这两者之间本质上可能是一个东西。
因为在讨论的问题中,我们把核子、介子等都看做了色中性的粒子,不考虑色涨落。色禁闭只是发生在了核子和介子内。这很显然是非常错误的。虽然都说,核子核子之间的作用力是剩余色作用,但是在真正考虑问题的时候,似乎这个色就没用了。
毫无疑问这是一种简化的观点。原因是,色禁闭非常强,讨论的很多问题中这个效果太小(因为强作用的粒子数很少)。但是到了原子核的时候,很显然,核子数越多,这个效应就会越来越明显。在轻核的时候,三体作用还是小量,但是到了重核的时候,三体力甚至可以起到了支配的作用。(对于这个事情,很多人都会睁着眼睛不相信)
所以现有的一切与原子核的有关的研究,本质上都应该考虑这种色涨落所带来的SU(3)对称性,这就是原子核物理研究的大图景。在过去的二十年,核力研究突飞猛进,这得益于手征有效场理论的出现。这个理论,不是一个特定的模型,而是构建有效描述的一般方法。所以在现有的基础上,把SU(3)对称性加入进来,并不是一个太难的事情。
如果这是可行的,(这很容易验证)那么SU(3)对称性将会出现在原子核研究的所有研究领域,成为基本原则之一,甚至是粒子物理领域,以及各种天体物理研究中。
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GMT+8, 2024-11-23 09:47
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