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核子的形状、关联核子团簇的形状和原子核的形状

已有 199 次阅读 2024-6-30 14:19 |个人分类:我思故我在|系统分类:观点评述

    自由核子的半径在0.84fm,核子核子之间的平均距离在1.7fm,而重核的半径在5fm。原子核中的费米动量在平均距离作用,也就是1.7fm。平均场的作用在费米动量以下,也就是1.7fm到5fm。以前的核结构认为,既然核结构中出现了平均场,那么剩余的相互作用应该就是两体作用。这个图景忽略了核子尺度的效应。核子包括质子和中子,质子和中子都是由夸克通过胶子相互作用,通过色禁闭的机制形成的。当核子构成原子核的时候,很多时候,我们认为和自由的核子没有区别。

    但是对各种原子核的深度非弹性散射的研究,发现不是这样。原子核中核子中的夸克胶子和自由核子中夸克胶子是不一样的。这个结果已经发现很多年了。但是我只是这几天才知道的。

    这里边的关键是色禁闭。核子之间通过各种介子相互作用,这是很早就知道的。也是讨论核子核子相互作用的基本机制。这部分对于理解平均场效应和剩余的两体作用非常重要。

     但是色禁闭不仅是这些。核子是色禁闭的,介子也是色禁闭的,所以平常的机制看不到色。一个自由的核子,有三个价夸克,对于核子探测,看不到色,因为色禁闭,即使存在色涨落,也在能探测的能力外。但是在原子核中,这种色涨落就可以形成核子之间的强关联。因为这些核子在原子核内,实验观测不到。一个核子如果短暂的出现了红色,那么如果两外一个核子短暂的出现了黄蓝两色,那么两个核子共同就是色禁闭的。所以这是可以的。这形成了一种特殊的强关联,而且两个核子一定要同步配合才行。

    这形成了一种特殊的配对机制。这个和平常的超导配对有些不同。前者在高能区,后者在低能区。

    当然,这也可以导致三核子的团簇,不同的核子出现不同的颜色,正好也可以色禁闭。更高阶的当然也可以。

    这些现象被称为核子核子的短距离关联。当下有很多实验的工作,但是很多方面依然不清楚。

    所以在原子核中,会出现短暂的核子团簇,两体的对,三体,甚至四体(四体反而更清楚,和α粒子相似),这些都共同影响了原子核的形状,也影响了核子的形状。

    所以,核子的形状、关联核子团簇的形状和原子核的形状都是有关系的。

    这需要进一步的联系。当前的研究,似乎还没有意识到高能关联对原子核形状的影响。如果是一对核子,具有长椭球形,似乎很难说和两体作用的原子核长椭球形状没有关系。如果是三个核子的团簇,具有扁椭球球形,也似乎很难说和三体作用的原子核扁椭球形状没有关系。如果是四个核子的团簇,具有球形,也似乎很难说和四体作用的球形形状没有关系。

    关键是这种联系似乎太明显了。

     我最近提出的SU3-IBM理论,实验拟合发现,理论和实验之间出现出乎意料的拟合精度。但是理论本身让人有些难以理解,和传统的观点非常不一样。除了对力作用,剩下的作用都有SU(3)对称性。这意味着不能通过重整化变成别的样子。平均场具有SU(3)对称性,应该和一个很大的尺度范围内都有强的相互作用有关。但是剩下的部分,就和小尺度的物理有关了。两体作用描述长椭球,三体作用描述扁椭球,四体作用描述球形,和核子之间的团簇产生了极强的关联,很难说没有关系。而他们也都具有SU(3)对称性,也很难说和量子色动力学的SU(3)对称性没有关系,和色禁闭没有关系。

     但是,我们没有色禁闭的令人信服的理论,所以理解这些关联依然困难。但是这些关系的发现,和理解,可以帮我们理解为什么会是SU3-IBM。它的出现是合理的,当然这已经被实验所证实,但是如果能有一个理论上的解释,自然是更能让人信服的。

    



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