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非常期待核结构领域能够第三次拿到诺贝尔物理学奖

已有 1027 次阅读 2024-3-3 21:24 |个人分类:我思故我在|系统分类:观点评述

    1911年,卢瑟福发现原子核,至今已经113年,这个领域被授予的诺贝尔奖是非常多的。作为原子核的基础领域的核结构研究要从1932年算起,因为那一年查德威克发现中子后,研究者才意识到原子核是由质子和中子构成的复杂量子系统。之前虽然也有核结构的研究,但是研究内容是不对的(出现了错误)。核结构研究至今也已经92年,并且被授予了两次诺贝尔物理学奖。第一次是1963年授予维格纳、迈耶夫人和简森,第二次是1975年授予雷恩沃特、阿格·玻尔和莫特尔森。前一个工作主要是奖励壳模型的,也就是揭示了原子核中核子的单粒子行为,后一个工作主要是奖励原子核的形变研究以及几何模型的。这两个工作的确奠定了后来核结构研究的基础,但是把单粒子行为和集体激发性质联系起来始终是核结构研究的核心问题。   

    不管是壳模型还是几何模型,都隐含着球形核的前提假设。所以多少年来,研究者都相信球形核是存在的,从来没有质疑过。Garrett、Wood、Yates等人的实验工作,本来是希望从实验上来验证这种早就认为存在的标准激发模式,但是实验结果却让人惊奇,球形核即使存在,可能也非常稀少,根本就不是一种典型存在的激发模式。

    他们的工作对现有的核结构理论提出了挑战,也正在改变我们对于核结构形状演化的理解。

    一个结论,球形核的存在,在还没有得到实验证实的情况下,居然就被认为是正确的,而且持续了很多年,这是一个非常不可思议的事情。当实验上发现球形核假设的存在不合理以后,更不可思议的事情是研究者并不愿意去接受这个结论。

    很多研究者甚至还不知道这个事情。

    但是正确的结果就一定慢慢会被接受,会被开始研究,会思考已有的理论为什么出现了问题。以前的实验不够精确,从部分的实验结果所得到的结论被轻易的接受了。核结构的集体激发模式可以很简单,但是不能最简单。这可能让一些人非常失望。

    Garrett等人的实验工作,提出了球形核疑难,也开始改变整个核结构研究的基本思路。这样的工作,我相信绝对是可以被授予诺贝尔物理学奖的,因为他们的研究发现了新的集体激发模式,否定了传统的理解核结构形状演化的基本观点。

    当然,重要的,理论是否支撑这种可能性。在以前的理论研究中,似乎不支持他们发现的新的集体激发模式,我估么这也让Garrett等人陷入了尴尬,所以18年的综述后,我就没有再看到他们关于这个问题的观点了。

    很幸运的是,我在SU3-IBM和Cd疑难之间发现了不可思议的联系,并且把这种研究推广到了B(E2)反常、长椭球到扁椭球的非对称形状相变上。这些拟合的工作,让人惊奇。如果一个研究者用程序来做拟合,就会发现理论和实验不可思议的一致性,这意味着新理论的正确性。最近我和学生在2022年的研究基础上,继续探讨Cd核疑难,新的拟合结果令人惊奇。

    我确实觉得自己非常幸运。如果我的研究能够支持Garrett等人的实验结论,确认的确存在新的集体激发模式,推动我们对于核结构演化的新的理解,这是非常值得骄傲的。核结构研究已经快100年了,很难想象如此古老的一个研究领域居然正在浴火重生,重新走到基础研究的前沿。

    在SU3-IBM中,认为支配低能核结构行为的,除了对力,就是SU(3)对称性,支配所有的四极矩形变,这是一个非常强的假设。如果得到进一步证实,那么如何理解这种对称性就会变得非常重要,对于我们理解强相互作用提供了一条重要的线索。

    相互作用玻色子模型提出以后,研究者都认为Arima和Iachello会由于该工作而获得核结构领域的第三个诺贝尔物理学奖,可惜最终没有得到。我们都认为核结构领域已经日薄西山,失去昨日的辉煌。但是哪里想到,核结构领域自己却重新开始焕发生机,也许在以后的研究中,会带来更加不可思议的结果。

    非常期待Garrett等人会因为他们的重大实验发现而被授予第三次诺贝尔物理学奖。



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