实验证实：⁵⁸Ni中存在环形电偶极模式

原子核是由质子和中子（核子）组成的密集集合体，表现出丰富的集体激发谱。其中，以质子质心相对于中子质心的移动为特征的电偶极（E1）模式已被广泛研究。然而，最近的研究集中在另一种类型的 E1 激发上：环形电偶极模式。这种模式在几十年前就已在理论上被预测，然而在球形核中长期缺乏具体的实验验证。最近发表在《物理评论快报》的一篇论文，已经在球形核 ⁵⁸Ni 中找到了令人信服的实验证据。

理论背景

传统的E1模式涉及质子相对于中子的线性位移，导致振荡的电偶极矩。相比之下，环形E1模式源于核内核子的环形流动。想象一下，核子在一个甜甜圈状的体积内循环，这种环形电*产生一个极向磁场和一个相关的环形电偶极矩。这种模式在其电流和场的空间分布上与传统的E1模式不同。

理论上，环形E1模式由围绕环形轴卷曲的电流密度来描述。这导致了一种特定形式的跃迁密度，它与传统E1模式的跃迁密度不同。预计环形模式对核相互作用中速度相关的项敏感，而这些项在较简单的模型中通常被忽略。

⁵⁸Ni 中的实验证据

实验上识别环形E1模式具有挑战性，因为其激发强度通常比传统E1模式弱。此外，将环形模式与其他E1激发区分开来可能很困难。然而，最近使用高分辨率质子、电子和光子非弹性散射相结合的实验为 ⁵⁸Ni 中存在这种模式提供了令人信服的证据。

⁵⁸Ni 是一种具有球形形状的双幻数核，使其成为研究集体激发的理想候选者。实验揭示了一组独特的E1跃迁，其特定性质与环形E1模式的理论预测一致。这些性质包括：

• 特定的角分布：非弹性散射实验中散射粒子的角分布显示出环形 E1 模式的特征模式。

• 电子散射中增强的横向形状因子：发现电子散射中测量的横向形状因子明显大于传统 E1 跃迁的预期值。这种增强是激发环形性质的独特标志。

• 与理论计算的比较：进行了包括准粒子随机相位近似 (QRPA) 模型在内的详细理论计算，发现与实验数据非常吻合。这些计算进一步支持了将观察到的激发识别为环形 E1 模式。

影响和未来方向

在 ⁵⁸Ni 中发现环形 E1 模式对我们理解核结构和核反应具有重要意义。它证明了核相互作用中速度相关项的重要性，并为研究核内核子的动力学提供了一种新的探针。

此外，对环形模式的研究可能有助于阐明核物理中的其他现象，例如在中子丰富的核中观察到的侏儒偶极共振 (PDR)。PDR 是低激发能量下 E1 强度的集中，一些理论模型表明它可能具有重要的环形分量。

结论

在球形核 ⁵⁸Ni 中识别出候选的环形电偶极模式代表了核物理学的重大进步。它为长期存在的理论预测提供了实验证实，并为研究核的集体动力学开辟了新的途径。该领域的进一步研究无疑将加深我们对原子核复杂运作的理解。