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基础研究之难,超出想象。从1932年查德威克发现中子算起,核结构至今已经93年。从1949年迈耶和简森提出独立粒子模型算起,至今也已经75年了。不管从哪个角度来看,核结构这个研究领域,都已经板上钉钉,没有什么诡异了。而且这个领域,有着大量的实验数据,而正是这些实验结果,才提出了壳模型,才提出了几何模型,提出了各种核结构模型,各种想法。实验和理论看起来都符合的挺好,怎么看都是昨日黄花,没什么可以再折腾的了。以前的一位老师,叹息着跟我说:“核结构就剩下加点项,调一调,没什么太大变化了。”
看看粒子物理的标准模型,前后也就二十年,从上个世界七十年代初开始成型,困了粒子物理学家将近一个世纪了,除了编织了一个又一个美妙的梦境,也没有看到什么确信的新现象,理论和实验高度符合,符合的让人心慌。
所以在物理学中,真的很难想象,一个有着实验基础的研究领域居然会出现问题。这在科学史中,都是一个不同寻常的案例。在我20年前读研究生开始,做核结构,我就知道我掉到大坑里了,我做的模型居然是1975年提出的,还能做什么?
所以谁都不会想到,这样一个古老的研究领域,居然真的诈尸了,变成大粽子了!从2008年开始,球形核的声子激发开始被质疑。从2019年开始,长椭球核也开始被质疑。最近几年,γ软核也开始被质疑。过去的十年,整个核结构的老的观念几乎都被质疑甚至否定了,如果一个研究者没有跟进这些新发现,可能很快就无法理解究竟发生了什么。
问题是,为什么会这样?当我在2019年灵光一现,我自己也非常困惑,这实在是太不可思议了。有的时候,我自己也怀疑自己是不是弄错了。幸运的是,随着越来越多的计算结果与实验更加符合,我也看到别人也提出了质疑,我相信,以前的观念的确出现了问题。
这可不是一件小事,因为这个问题发生在一个有着漫长历史的研究领域,而且还是一个非常重要的研究领域。这里边的关键就是实验。因为21+态的实验数据,我们看到了幻数的存在,提出的单粒子模型。因为看到了转动谱,我们相信存在大形变,提出了几何模型。正是实验结果,我们才会提出这些想法。问题是,原子核是一个复杂的量子多体系统,实际的情况比想象的复杂。以前探测的实验数据,虽然有,但是不足,还无法揭示出更深刻的变化规律。而各种巧合之下,这个很有意思,探测的实验数据居然和一些猜想的情况居然很像,于是以前的研究就被带到河沟里去了。这个事情太不可思议了。
我们的确遵循了科学的研究方法,但是我们想简单了。这个事情,即使在今天,对一些研究者来说,也依然没有认真对待。因为谁都无法想象,做了七八十年的研究,居然都不太正确。我原来以为就是球形核和γ软核有问题,这就已经占了很大的比例。而Otsuka等人居然把长椭球也给否定了,这真的是变成一勺烩了,都出问题了。
问题就在这样一种巧合。早期的实验,和一些直观的理论猜想,居然碰巧看起来就那样的一致了。有一些的确是细节上看起来好像差别不大,很难想象存在本质性的区别。长椭球形和三轴居然有几乎一样的实验结果,这个也的确有些超乎预料。
这些问题都值得我们不断地反思,因为它的确发生了。我们过度的轻信了自己的想法,没有继续质疑。发生在了核结构,就可能也发生在别的研究领域。过去五十年,物理学的许多方面都陷入了一种停滞的状态,这一定是有原因的。说科学停止了,这是不可能的,因为发现的问题就一大堆,但是我们不知道怎么去解决问题。核结构领域发生的问题,是值得思考的经验,也许会给我们带来更多的启发,来解决更多的问题。
实验是重要的,但是即使是实验,也要有更多的思考,讨论更多的的可能,不能陷入简单性的陷阱,真实的世界比想象的更加的复杂。
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GMT+8, 2024-9-1 11:03
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