关于核结构的微观理论介绍

[拼音]：hejiegou de weiguan lilun

[外文]：microscopic theory of nuclear structure

从原子核内部的组成粒子及其相互作用出发阐明原子核结构和性质的理论。在一般情况下，原子核可以看成是由质子和中子（统称核子）所组成，核子间相互作用可以用核子势描述。在这样的框架下，运用量子力学多体理论可以很好地解释大量实验结果。但有些实验结果，例如热中子被质子俘获的截面、3He和3H的磁矩、3H的β衰变率等，不能在上述的框架中予以解释。这说明原子核内还存在其他一些自由度。例如介子自由度、核子激发态自由度、反核子自由度、夸克自由度等。在适当的条件下，这些自由度起着不可忽略的作用。

通过大量实验，已经发现原子核内存在着若干种运动模式：单粒子运动、振动、转动。微观理论的任务就是从核子间相互作用阐明这些运动模式。为此必须发展处理多体问题的理论方法，20世纪50年代以来，在这方面已取得很大的进展。

核结构微观理论的基础是核内核子的单粒子运动。从现在已知的核力的奇异性质到核内存在核子的单粒子运动是经过许多论证才得到的。主要是考虑核子在核内的多次散射效应以及泡利不相容原理的作用，在单粒子运动的基础上还必须考虑核子间的剩余相互作用。为了解决核力的短程奇异性，K.A.布吕克纳等人考虑多次散射效应引入G 矩阵，由此得出了核子间的有效相互作用。在研究具体的有限核及计算其能谱等性质时，总是在一个有限的核壳层模型空间中进行。为了得到价核子（价空穴）之间或价核子与价空穴之间的有效相互作用，还必须考虑若干多体效应的修正，即由于核内存在其他核子所引起的修正。沿着这条路线已进行了大量工作，但不很成功，有必要从更基本的观点来研究核内剩余相互作用。

与此并行的有一系列唯象的有效相互作用，它们往往是根据很成功的唯象模型的需要及一些物理上的考虑而引入的。例如同密度相关的斯基尔姆(Skyrme)力；体现了核子间相互散射主要发生在核表面的表面δ 相互作用；对力（为短程吸力）加四极力等。

有了单粒子势和有效相互作用后仍要用多体理论方法求波函数。这里的作法是多种多样的，一般是针对某一运动模式而设计的近似方法，例如适用于振动的含时间的自洽场近似(TDHF)或无规相位近似 (RPA)。它的物理图像是单粒子势（自洽场）本身随时间变化，当这个变化是在稳定势附近的微小振动时，它相应于核的低激发振动。对于奇A核，需要考虑奇核子同振动的耦合。这方面核场论的方法是行之有效的，它是一种系统地处理奇核子同声子（振动量子）之间相互作用的方法。对于大变形核，A.玻尔和B.R.莫特森的集体转动模型很成功，他们在引入集体运动自由度时是唯象的，但模型中的参量如转动惯量可以用微观方法求出来。在这个模型的物理图像下，可以建立更为微观的理论。

在以上提到的有效相互作用中，有一种短程吸力(简称对力)，它使成对同类核子耦合成角动量为0的对（称为库珀对），它在低能核结构中起着重要的作用。它与原子核存在超导效应直接相关，通常用BCS方法（见超导微观理论）处理。

近来，有一种新的唯象理论──相互作用玻色子理论出现。它能成功地解释各种类型的集体态，将各种集体态归之于核内存在少数几类复合玻色子（主要是 s玻色子和 d玻色子）。它们由成对价核子构成。随着价核子数的增加，它们将叠加成振动型、转动型及γ不稳定型核的波函数。由此导致在低激发区处理简化有效相互作用（单极及四极对力加四极力）的另一微观理论方法。

参考书目

1. A.Bohr and B.Mottelson，Nuclear Structure， Vol. 2， W.A.Benjamin， Reading， Mass.，1975.