最近，日本物理學(xué)家首次從量子色動(dòng)力學(xué)中精確計(jì)算出核子之間的強(qiáng)排斥相互作用，這意味著開啟了理論核物理研究的新紀(jì)元。該研究成果發(fā)表在近期的英國《自然》雜志上。

　　所謂核子間的強(qiáng)排斥力，主要是指當(dāng)原子核中的核子之間距離越來越小時(shí)，其引力變成的巨大排斥力。核子不是最基本的粒子，而是由更小的粒子?夸克組成。半個(gè)多世紀(jì)以來，人類對(duì)原子核的認(rèn)知主要來源于實(shí)驗(yàn)。核物理學(xué)家通常利用著名的量子色動(dòng)力學(xué)理論來描述原子核內(nèi)部夸克之間的相互作用，量子色動(dòng)力學(xué)解釋了許多核物理現(xiàn)象，但科學(xué)家對(duì)原子核力性質(zhì)的研究仍然是建立在經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上的，一直未能從量子色動(dòng)力學(xué)中導(dǎo)出核子之間的強(qiáng)排斥力。

　　近年來，科學(xué)家利用格點(diǎn)量子色動(dòng)力學(xué)來描述核子之間的強(qiáng)力作用發(fā)現(xiàn)，在任何量子問題中，夸克和膠子不是一個(gè)確切的粒子，而是一種場。為了研究夸克場和膠子場的運(yùn)動(dòng)，計(jì)算核子的性質(zhì)，科學(xué)家在時(shí)空中建立一種4維立方晶格，利用大功率的計(jì)算機(jī)來計(jì)算核子之間的強(qiáng)力，并取得了一系列重要研究成果。

　　日本研究人員正是在上述研究方向上獲得了新的突破。研究人員計(jì)算了用6個(gè)分布很近的夸克組成的量子色動(dòng)力學(xué)方程，在研究了2個(gè)核子的相對(duì)分布后，獲得了核子之間的相互作用與距離之間的關(guān)系曲線。非常重要的是，該計(jì)算中使用了4個(gè)毫微米大的、能夠放置2個(gè)核子的格點(diǎn)。

　　新研究成果的主要成就在于：以前用實(shí)驗(yàn)描述的有關(guān)核子間的相互作用都可以從這些計(jì)算中得到再現(xiàn)，也與實(shí)驗(yàn)結(jié)果能很好吻合，并首次從量子色動(dòng)力學(xué)中導(dǎo)出了核子間強(qiáng)核排斥力的存在。這意味著開辟了理論核物理學(xué)研究的新篇章。

　　研究人員指出，上述成果可使物理學(xué)家重新檢驗(yàn)以前通過實(shí)驗(yàn)獲得的原子核的性質(zhì)，并發(fā)現(xiàn)新的現(xiàn)象，也可能因此建立一種更新、更簡單的核現(xiàn)象理論。

　　另外，這一成果對(duì)天文物理學(xué)研究有重要意義。利用精確的核作用理論能夠更準(zhǔn)確地計(jì)算出宇宙中中子星的大小，解釋超新星的爆炸機(jī)理，進(jìn)一步研究早期宇宙的物質(zhì)形態(tài)，以及銀河系的形成等宇宙演化問題。