2025-12-13 02:40
哈喽大家好，今天老张带大家聊聊核物理圈的大新闻。向来稳重的铅元素突然“叛逆”，反常数据竟要掀翻百年理论，这事儿太颠覆！
核物理圈炸锅
要知道，在物理学家眼里，铅元素向来是微观世界的“老实人”，结构稳、脾气好，用来验证理论再合适不过。
可2025年12月，德国美因茨约翰内斯·古腾堡大学团队在《物理评论快报》上的论文一发布，所有人都懵了：这“老实人”压根不按剧本走。
这事儿得从一个埋了多年的“坑”说起——美国杰斐逊实验室早测出过反常。按理论计算，铅-208原子核被电子轰击时，该出现个明显的“束流法向单自旋不对称性”。
说白了就是电子自旋翻个身，散射轨迹也得跟着变个样。可实际探测数据一片空白，这效应跟凭空消失了似的。
当时大伙儿都猜是实验误差，没太当回事。直到康塞蒂娜·斯芬蒂教授带队出手，用美因茨微型加速器（MAMI）重新查这个“旧案”，结果直接查出了大新闻。
MAMI这设备是真有两把刷子，能造高品质电子束，抓那些稍纵即逝的量子效应特在行。
以往实验都只盯着一个能量点死磕，这次团队换了思路，用高精度A1光谱仪搞“全景扫描”，连续调电子束的能量和角度，非要把铅核的底摸透。
谁能想到，这一扫描直接扫出了反转：之前消失的效应压根没跑，只是藏起来了！电子束能量一变，它就突然冒出来，还跟着能量忽高忽低地跳，活像个闹脾气的小孩。
咋就拿不下重核
咱先捋捋物理学家的“侦查手段”——电子散射。这招其实特精妙，把电子加速到快接近光速，轰向原子核，再看电子反弹的角度和能量，就能反推出原子核的“长相”，比如电荷咋分布、磁性啥结构，相当于用电子给原子核做个“CT”。
绝大多数时候，这“CT”过程能用“单光子交换”模型说清：电子和原子核之间隔空扔个“能量球”（也就是虚光子）传力，跟两个人扔球传球似的。
但物理学家追求极致精度，就开始盯更微弱的“双光子交换”——极短时间内连扔两个“能量球”。
对氢、氦这种轻核来说，两套模型算出来的结果和实验数据严丝合缝。可一到铅这种重核这儿，剧情就彻底跑偏了。问题到底出在哪儿？
答案就藏在重核的“居住环境”里。铅核里挤着82个质子和126个中子，这么多粒子在极小空间里扎堆，形成的库仑场强得吓人，相当于把82块正电荷磁铁堆一块儿，量子行为都能给扭曲了。
改写物理剧本吗
这枚闹脾气的铅核，可不是只给学界添个麻烦那么简单，它是给所有高能物理研究敲了记警钟。
现在全球物理学家都在筹备下一代精密实验，比如美因茨要建的MESA加速器，它的核心P2实验要测“弱相互作用混合角”，精度要求高到啥程度？相当于在100公里外瞄准一枚硬币。
可MAMI的新发现说明，要是搞不懂重核的双光子交换效应，这些精密数据里就可能混进“假信号”。到时候把核结构的反常当成新粒子或“第五种力”的证据，那可就闹了科学史上的大笑话。
眼下理论物理学家已经紧急“补锅”，试着把更复杂的核极化率、库仑修正加进模型里，想复现MAMI测出的奇怪曲线。
但这活儿比搭积木难多了——铅核是多体量子系统，内部粒子的相互作用，比现有格点量子色动力学能描述的深奥得多。
美因茨团队的下一步计划更关键：他们要把测量范围扩得更大，还打算拿铅和金、铀这些重元素比一比，看看这反常是铅的“专属脾气”，还是重核的“通病”。
翻物理学史就知道，这种“反常时刻”从来都是变天的前兆。水星近日点的一点点偏差，推翻了牛顿力学，催生出广义相对论；兰姆位移的微小偏移，让量子电动力学彻底完善。现在铅核的这波“抗议”，说不定就是核物理学的下一个破局点。