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前面的一些博文已经指出了Cd疑难的实验指向了一个非常不可思议的结果,就是原子核中的色禁闭现象。我们在讨论原子核的问题的时候,有一个假设,就是原子核中的核子是色单态。这个想法已经在高能实验中被打破了,就是EMC现象。很难想象,核子的能级是GeV,原子核的能级是MeV,所以在原子核中的核子的性质居然与原子核相关。
这个事情虽然发生在高能区,但是也很难想象相差三个数量级的能区物理会关联在一起。在这里,原子核内的夸克胶子分布和自由核子内的情况已经不一样,夸克在多个核子中运动。这是色禁闭的一种新的现象,但是我们对于具体的机制并不清楚。
所以有一些研究者,其实会比较好奇,这个原子核中的现象能量最低到多少,可以与色禁闭有关?因为他们不太了解核结构的低能现象。我是第一个指出,Cd疑难与色禁闭有关的现象。这个能量可以低到最低。
原子核中的平均场如此强,本身就是一个让人感觉奇怪的结果。因为核子核子之间的相互作用的强力,是饱和的短程力。由于核子是由夸克和胶子构成的,所以核力的描述本质上需要量子色动力学,核力是类似于分子之间的范德瓦尔斯力,是剩余的色力作用。但是,很显然,这个事实和认为核子是无色的是冲突的。但是这样的事情一直都存在,很难理解。
色禁闭在低能区也会出现么?SU3-IBM意味着这的确如此。这意味着一个非常神奇的事情,就是原子核中的配对与色禁闭有关。(这简直是天打五雷轰,语不惊人死不休)原子核中的配对,是一个极其重要的问题。从上世纪50年代初就开始被核物理的研究者意识到,但是没有充分意识。只有当巴丁、库伯和施瑞夫三人提出超导的理论之后,才意识到配对的价值。核物理的研究者认为自己丢失了一个诺贝尔奖。
国内的于敏先生也自己独立的展开了核子对的研究,是国内最先在核物理方面展开新研究的。陈金全先生曾经接受过于敏先生的指导,所以对于配对问题也是非常感兴趣。后来相互作用玻色子模型出现以后,这个模型把核子对看成玻色子,陈金全先生提出了SD配对壳模型,希望在壳模型和相互作用玻色子模型之间建立联系。
南开大学罗延安老师是陈金全先生的博士,主要的工作,就是在SD配对壳模型和相互作用玻色子模型之间建立关系。他的工作,使我意识到,虽然两个模型之间的确很相似,但是这个费米子配对和玻色子差别依然很大。
最近提出的SU3-IBM对于原子核的低能激发结构给出了超乎预料的拟合结果,也就是说这个玻色子的确是现实的描述,这样意味着,以前的费米子对的概念肯定是不够的。不是配对这个概念有问题,而是这个对,不是巴丁等人提出的BCS对。但是很显然,原子核中的核子,在低能区,也不是核子分子。有很多人讨论这两种情况的过渡现象,但是似乎也存在差距。
这个对是新的,以前我一直有这个想法,但是无法确定。
这个玻色子很神奇,从SU3-IBM中可以看到(这个模型非常精准)这个玻色子不是一种近似,很是真实的描述。所以这个看起来让人很费解。一种松散的对,表现了真实的玻色子的行为,是不可思议的。
最近我把SU3-IBM和色禁闭联系在了一起,原因是SU(3)对称性。原理上的确不知道该怎么做,但是群论的方法的确可以告诉我们一些有趣的东西。
在以前的理解中,原子核中的核子是色单态,所以可以用SU(3)对称性的平庸表示(0,0)来表示。虽然具体的色禁闭是如何发生的我们不知道,但是结果是知道的,就是原子核是色禁闭的。也就是说,整个原子核用(0,0)来表示。
核子如果不是平庸的,那么就可以用SU(3)对称性的最低的表示来表示,就是(1,0)和(0,1)表示。(原子核中的核子不都不是色单态,还有最低表示)这样一来,如果配对,那么这个核子对就是两个(1,0)的乘积,就是(2,0)和(0,1),有意思的是,相互作用玻色子模型的玻色子的表示就是(2,0)。这种关系,非常显著。
这里给了核子配对的一种显著的方式,也就是它是直接与色禁闭相关的。实际上,这也是给出了SU3-IBM哈密顿量的一个物理的解释。当然这里边有一个明显的区分,就是整个态最终是(0,0)态,而现实中原子核的低能激发态是SU(3)的各种表示。也就是说这里应该有(2,0)的两个求和路径,从色上来说,都是(0,0)的,从状态上来说,是各种表示。细节上,我还没有想清楚。但是哈密顿量都是(0,0)的表示,可能是没有问题的。对于这两个概念,我还无法区分清楚。
所以说,核子配对是色禁闭的结果,这的确看起来很不可思议。但是这似乎的确如此。原子核中的色禁闭,意味着整个原子核是色禁闭的,而里边的核子不是完全色禁闭的。这个结果已经在高能区被证实,但是低能区不清楚。但是Cd疑难的发现,以及SU3-IBM的理论证实,似乎说的就是这个意思。原子核中核子的色涨落可以是很小的,也就是核子表面上非常小的色斑,看不出有什么不可以。
当然,这里边的关键是这个色核的量子化(我们知道电荷量子化),以及色禁闭导致了什么样的后果。(色荷是量子化的,但是色禁闭导致最终的核子是色单态的,中间的过程应该是连续的,这也是色禁闭至今无法理解的原因)理论上认为会出现色涨落,其实是很困难的,因为量子化的问题。但是实验中EMC的发现,并且随着核子数的增加而连续的增加,看不出有什么离散的东西。所以这个色涨落,应该是连续的,并且可以很小。这也是我我觉得点金石也许可以存在的原因。原子核中的色禁闭,其实是一个非常大胆的假设。但是Cd疑难、EMC和SU3-IBM揭示出来的真相似乎就是这样的。一个离散的量子化系统,为什么出现了连续的东西,这个相当的神奇。
我的脑回路也相当的神奇。
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