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当下低能核结构领域不可思议的困境(4)究竟是什么?

已有 1742 次阅读 2021-6-4 20:16 |个人分类:心智之旅|系统分类:科普集锦

       我一直没有完全离开核结构领域,一方面是这个领域的人实在太少了,符合我比较冷清的性格,另一方面就是这个领域依然有引起我极大兴趣的事情。从04年开始接触核结构,到现在,我其实就是一直在编程序,编了一个核结构的程序,这套程序能让我看到一些别的核结构学家看不到的东西。

       除了读博的六年和工作、家庭的繁琐事情,其余的大部分科研时间应该都是在编这个程序。程序并不是特别大,但是因为我患了脑痉挛的病,所以编了十多年。现在应该说编了很多了,但是离都编完,可能还需要很长的时间。

       在很长的时间里,实际上我都不知道这个程序有什么用。只不过是硕士阶段开始编这个程序,因为种种原因都没有舍得放弃,就一直坚持到了现在。

         1999年,核结构领域的大牛Isacker发表了一篇非常有趣的文章,他构造了一个三阶作用,然后利用它给出了长椭球的转动谱。(这个谱以前都是由二阶作用给出)这篇工作是我能保持长久兴趣的出发点,也是后来一切偶然、必然的出发点。因为这篇文章,还有我下届师妹的硕士工作,毕业后我又花了几年编制了三阶作用的程序,我想看看这里面究竟是什么东西。

         这里边的问题是,二阶作用和三阶作用(我们平时考虑的都是二阶作用)会给出非常一致的观察数据。所以从能谱等实验数据上,实际上我们是倒推不出实际上的作用是什么的。这引起了我极大的困惑。最近这类的现象也在量子物理中被人所提及,不同的哈密顿量会给出一样的观测结果。

         带着这样的困惑,我离开核结构去读博士。等读完博士,因为我的同事被我引荐到我的硕士老师那读博士,我又回到了核结构领域,开始了继续编程序。新的程序会让我看到许多新的东西,与此同时,我也开始了解形状共存,并且注意到Garrett他们的工作。

         Garrett他们发现,实验数据说明球形核是不存在的。不是球形核,意味着它是一个看起来像球的形变核。这个如果从经典的图景来看,是非常难以理解的。长椭球的形状会给出转动谱,常见的形变还有扁椭球和刚性的三轴形变,但是它们的谱和球形核的谱差别巨大。前边说过,之所以很长时间(70年),我们相信球形核的存在,是因为这个位置的原子核的能谱和球形核非常像。但是Garrett等人的实验工作显示,这类核的电磁跃迁和球形核完全不一致。所以我们理解的球形核并不存在,存在的是一个看起来像球的形变核。

       Heyde和Wood在最近的关于原子核形状的观点文章中,说了这样一句话:“原子核形状的正在呈现的图景是,如果要获得一个完整的核结构的观点,四极形变是基础性的。”Garrett等人也在最近的综述里边,详细的从实验数据表达了这样的理念:“形变或者类似转动的行为驱动着原子核结构的演化”。

        他们的发现在我看来是无与伦比的成就。很难想象,在一个长达70年的研究领域,一些最为基本的概念居然是不对的。他们在形状共存领域长达几十年的实验工作是重要的,但是还不够如此伟大。但是对于球形核的确定性的工作,是如此的了不起。

        这里边的问题依然是,究竟是什么?为什么说这个发现成为了一个困境呢?因为在核结构理论中,并没有哪个理论能够给出这种奇特的激发谱。虽然核结构理论做了70年,直到现在我们已经开始确认,现有的理论缺了一块东西。过往的对于低能核结构的理解可能存在根本性的不足甚至是错误。我们一直认为很明白的最简单的球形核,是一种完全超乎预料的奇特存在。

       也正是如此,低能核结构正在成为新物理的发源地。

         (请看下回继续)



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1 王安良

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