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从Cd疑难的第二篇文章看SU3-IBM的精确性

已有 1008 次阅读 2024-9-21 14:15 |个人分类:我思故我在|系统分类:观点评述

    非常感谢Chinese Physics C的编辑和审稿人,第三次接收了我的SU3-IBM的研究工作,这个也是关于Cd疑难的第二篇文章。关于Cd疑难的第一篇文章就发表在CPC上,使得我能够及时的进一步展开研究,我觉得CPC是我的幸运刊。图片.png

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    第一篇文章发表在2022年,实际上该工作的初稿在2019年的下半年就出来了。做研究很不容易,做新研究更不容易,做别人都不知道的研究个中辛苦就只有自己知道了。

    2019年初,我知道了Cd疑难的实验工作,这个结果让我非常震惊。因为这个结果质疑和否定了一直都认为的球形核的声子激发模式,也就是否定了传统了理解核结构的主流观念。所以这个发现不亚于高温超导体的发现。但是面对这个结论,我估么整个核结构都有些不知所措。因为不知道发生了什么。在超导领域,传统理论已经说了,超导转变温度不会超过30K,但是高温超导却超过了,理论和实验的冲突非常明确,于是立刻成了超级大热点。

    但是Cd疑难的实验发现,却没有产生如此大的轰动效应,甚至几乎没有多少人知道。这个结果是2010年前后的事情,但是我知道它已经是2019年初了,我还是专门做核结构的。如果在2010年以前我能知道这个事情,我可能就不会转方向了。

    所以有些事情很意思。发生在超导的热点领域,就会非常轰动。发生在核结构这样的冷门领域,就会没什么动静。

    球形核不存在,或者Cd核不是球形核的,现在已经非常明确了。

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   如图,球形核的声子振动激发谱是非常简单的。这种振动激发会产生角动量为2的声子,所以两个声子会有三个态,三个声子会有五个态,角动量也都是明确的。以前一直认为Cd核是球形的,就是因为它的激发谱和球形核的声子激发谱非常相似。如下图,和上边的图对比,即使专业的研究者,都很难区分出来。

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   这里边的关键是形状共存现象,导致了错误的理解。看看Cd112的谱,这是以前很早就开始研究的。红色的是另一个形状的描述,也叫闯入态。也就是说对于Cd核来说,它有多个集体激发模式。这个闯入态很早就已经确定了。但是问题是第二个闯入态,也就是蓝色标记的。以前的工作没有意识到这个也是闯入态,于是就把它的0+态也看成和黑色的是一伙的了。所以你可以看到,这几乎就是球形核声子振动的能谱。

   新的转动模式的关键是,在原来三声子激发的地方没有0+态。这个看Cd120就非常的明显。但是如果你把红色的0+态和黑色的看成是一伙的,也很容易看错。但是这个闯入态很容易识别出来。

   所以,我们就能看到,这里存在一种奇特的能谱,和球形核的能谱很相似,但是不是。关键的区别就是原来三声子激发的地方没有0+态。

   那么研究者为什么会迷糊呢?这也是很多人无法相信球形核不存在的理由,就是这个能谱以前在理论中不存在。没有任何理论存在这样的东西,也就是说在以前的研究者的观念中,根本就不存在这样的能谱。虽然实验上给出来的,但是没有理论支持,导致研究者根本不相信。研究者相信的是理论,而不是实验,除非没有理论。没有理论,实验就是一堆数据,看不出来什么。

    确认这件事情,我也是花了很长的一段时间,我做了很长的思考。可惜当时究竟发生了什么已经真的记不清楚了。不像这两年,有什么想法我都会记录在科学网上。我现在能确定就是在2019年初我知道了Cd疑难这个事情,也引起了我的注意。然后我在国庆节,和家人一起去我老丈人家,结果我一直在屋里算东西,然后算出来,SU3-IBM的确给出了这个Cd核的正常态的能谱。中间的半年,究竟发生了什么,我已经记不清楚了。

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     结果很简单。理论的确给出了新的集体模式,这让我也很惊奇,于是赶快写了文章。由于孤证不举,我担心是一个巧合,寻找第二个例子,发现了B(E2)反常现象的实验结果。我也用SU3-IBM给出了解释。这也是2019年下半年的事情,然后我开始相信,我有了重大的新发现。

     为什么是重大的新发现呢?因为新结果意味着以前的核结构理论是不对的。但是这样的结果可能不会有多少人相信。

     在2022年下半年,我又开始集中精力,研究γ软核,做出了四篇文章。理论和实验之间不可思议的拟合结果,让我开始相信SU3-IBM,是一个正确的理论。

     在那个时候,我实际上和辽师的张宇教授一起合作,指导他的第一个研究生。做的题目就是继续研究Cd疑难,因为这是SU3-IBM最重要的工作。

     在第一篇文章中,只是提出了原型,还有一些细节没有做好,就是实验上02+态到21+态的电磁跃迁强度非常的小,甚至为0。而且能谱虽然可以,但是在原则上,02+的能级还是有点高。所以我打算让学生把更多的SU(3)对称性放进去,看看是不是可以给出更好的结果。

     计算的结果非常喜人,真的如此。

     加进去更多作用后,的确更像球形核的声子激发谱,除了原来三声子附近的0+态。这个结果看起来非常神奇,就好像在以前的球形核声子谱上,第一个图,硬生生的就弄没了0+态。出现这样的结果,虽然有所预料,但是还是很神奇,居然真的有这样的奇怪东西。看下图,低能的部分和声子谱非常相似(这是原型),如果加上更多的高阶作用,可以让02+态和23+态的位置更低,看起来更像。我期待接下来的文章,能够进一步验证四声子态的情况,也就是图片中的8,6,5,4,4,2,0。

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    另外也的确发现可以让02+态到21+态的电四极跃迁强度变得更小,和实验更符合。但是最后的结果往往更不可思议。一个正确的理论,不但会告诉你想要的结果,还会告诉你没想到的事情。

    我们这次不仅讨论了Cd110,还讨论了更多的Cd核,从108到120。由于还没有考虑形状共存,所以计算的结果肯定还是差一些的,特别是21+态的电四极矩,计算的结果小得多,所以我也没考虑太多,这是很正常的。但是很久以后,我才发现了一些不可思议的东西。

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     我分析了Cd核的21+态的电四极矩演化,我才发现这个Cd核的电四极矩居然是非常奇怪的,和他周围的原子核的演化是相反的,随着玻色子数的增多而减少。这个现象以前都没有理论提过,所以我也没注意到。因为形状共存还没有讨论。但是如果知道在Cd114处耦合是最强的,也就是形状共存所带来的电四极矩是最大的,那么就会发现没有形状共存的电四极矩的确是最小的,而它的玻色子数是最大的。

     这个反常趋势是真实存在的。而神奇的是,新理论自动匹配了这个结论(下图)。这个发现让我极其激动。一个理论如果能够解释非常精细的结果,那么这个理论必然是正确的。

     这真是意外之喜,它使得我开始相信SU3-IBM是绝对正确的。但是这的确很难让人相信。因为原子核是一个非常复杂的多体系统,很难相信,一个简单的理论给出非常精确的信息。这也为下一篇讨论形状共存的文章奠定了基础。

     IBM没有获得诺贝尔奖是不应该的。虽然Arima去世了,但是Iachello还活着,我期待他能够获得应有的荣誉。

     自从发现Cd疑难之后,就好像进入梦境一般,总是有惊喜出现。走在无人之地,虽然孤单寂寞,但是也是一种神奇的感觉,总能有所发现。正是这样的结果,使得我有勇气走得更深出,最近提出了原子核中的核子都是带色的新结论。毕竟,SU3-IBM中的SU(3)对称性不可能无中生有,除了量子色动力学中的色对称性,还能有谁呢?如果是这样,有可能导致我们对于原子核的理解彻底发生改变。

     虽然以前的理论已经解释的很好,但是也说不定是一个错误的近似理论呢?

    

   



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