原子核是由質子和中子（核子）組成的密集集合體，表現出豐富的集體激發譜。其中，以質子質心相對于中子質心的移動為特征的電偶極（E1）模式已被廣泛研究。然而，最近的研究集中在另一種類型的 E1 激發上：環形電偶極模式。這種模式在幾十年前就已在理論上被預測，然而在球形核中長期缺乏具體的實驗驗證。最近發表在《物理評論快報》的一篇論文，已經在球形核 ??Ni 中找到了令人信服的實驗證據。

理論背景

傳統的E1模式涉及質子相對于中子的線性位移，導致振蕩的電偶極矩。相比之下，環形E1模式源于核內核子的環形流動。想象一下，核子在一個甜甜圈狀的體積內循環，這種環形電*產生一個極向磁場和一個相關的環形電偶極矩。這種模式在其電流和場的空間分布上與傳統的E1模式不同。

理論上，環形E1模式由圍繞環形軸卷曲的電流密度來描述。這導致了一種特定形式的躍遷密度，它與傳統E1模式的躍遷密度不同。預計環形模式對核相互作用中速度相關的項敏感，而這些項在較簡單的模型中通常被忽略。

??Ni 中的實驗證據

實驗上識別環形E1模式具有挑戰性，因為其激發強度通常比傳統E1模式弱。此外，將環形模式與其他E1激發區分開來可能很困難。然而，最近使用高分辨率質子、電子和光子非彈性散射相結合的實驗為 ??Ni 中存在這種模式提供了令人信服的證據。

??Ni 是一種具有球形形狀的雙幻數核，使其成為研究集體激發的理想候選者。實驗揭示了一組獨特的E1躍遷，其特定性質與環形E1模式的理論預測一致。這些性質包括：

• 特定的角分布：非彈性散射實驗中散射粒子的角分布顯示出環形 E1 模式的特征模式。

• 電子散射中增強的橫向形狀因子：發現電子散射中測量的橫向形狀因子明顯大于傳統 E1 躍遷的預期值。這種增強是激發環形性質的獨特標志。

• 與理論計算的比較：進行了包括準粒子隨機相位近似 (QRPA) 模型在內的詳細理論計算，發現與實驗數據非常吻合。這些計算進一步支持了將觀察到的激發識別為環形 E1 模式。

影響和未來方向

在 ??Ni 中發現環形 E1 模式對我們理解核結構和核反應具有重要意義。它證明了核相互作用中速度相關項的重要性，并為研究核內核子的動力學提供了一種新的探針。

此外，對環形模式的研究可能有助于闡明核物理中的其他現象，例如在中子豐富的核中觀察到的侏儒偶極共振 (PDR)。PDR 是低激發能量下 E1 強度的集中，一些理論模型表明它可能具有重要的環形分量。

結論

在球形核 ??Ni 中識別出候選的環形電偶極模式代表了核物理學的重大進步。它為長期存在的理論預測提供了實驗證實，并為研究核的集體動力學開辟了新的途徑。該領域的進一步研究無疑將加深我們對原子核復雜運作的理解。