最近，日本物理學家首次從量子色動力學中精確計算出核子之間的強排斥相互作用，這意味著開啟了理論核物理研究的新紀元。該研究成果發(fā)表在近期的英國《自然》雜志上。
　　所謂核子間的強排斥力，主要是指當原子核中的核子之間距離越來越小時，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。半個多世紀以來，人類對原子核的認知主要來源于實驗。核物理學家通常利用著名的量子色動力學理論來描述原子核內(nèi)部夸克之間的相互作用，量子色動力學解釋了許多核物理現(xiàn)象，但科學家對原子核力性質(zhì)的研究仍然是建立在經(jīng)驗基礎上的，一直未能從量子色動力學中導出核子之間的強排斥力。
　　近年來，科學家利用格點量子色動力學來描述核子之間的強力作用發(fā)現(xiàn)，在任何量子問題中，夸克和膠子不是一個確切的粒子，而是一種場。為了研究夸克場和膠子場的運動，計算核子的性質(zhì)，科學家在時空中建立一種4維立方晶格，利用大功率的計算機來計算核子之間的強力，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。研究人員計算了用6個分布很近的夸克組成的量子色動力學方程，在研究了2個核子的相對分布后，獲得了核子之間的相互作用與距離之間的關系曲線。非常重要的是，該計算中使用了4個毫微米大的、能夠放置2個核子的格點。
　　新研究成果的主要成就在于：以前用實驗描述的有關核子間的相互作用都可以從這些計算中得到再現(xiàn)，也與實驗結果能很好吻合，并首次從量子色動力學中導出了核子間強核排斥力的存在。這意味著開辟了理論核物理學研究的新篇章。
　　研究人員指出，上述成果可使物理學家重新檢驗以前通過實驗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，這一成果對天文物理學研究有重要意義。利用精確的核作用理論能夠更準確地計算出宇宙中中子星的大小，解釋超新星的爆炸機理，進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。