Atomkerne weisen gleichzeitig mehrere Energieskalen auf – von Hunderten bis hin zu Fraktionen eines Megaelectronvolt. Eine neue Studie zeigt, dass diese drastisch unterschiedlichen Skalen durch Berechnungen auf der Grundlage der starken Kernkraft erklärt werden können. Die Forschung sagt auch voraus, dass der Atomkern-Neon-30 mehrere koexistierende Formen aufweist.
„Diese Entdeckung ist unglaublich wichtig, um die Stabilitätsgrenzen der sichtbaren Materie zu verstehen und wie sie in unserer Theorie der starken Kraft verankert werden können“, sagt Christian Forssén, Professor an der Abteilung für Physik der Chalmers University of Technology.
Zusammen mit Andreas Ekström, Professor an derselben Abteilung, waren sie Teil der Forschungsgruppe, die es jetzt hat veröffentlicht ihre Ergebnisse in Physische Bewertung x. Neben Chalmers sind die Forscher hinter der Studie im Oak Ridge National Laboratory und an der University of Tennessee in den USA aktiv.
Die Chalmers -Forscher trugen durch die Konstruktion des Modells für die starke Kraft bei, die Protonen und Neutronen innerhalb des Atomkerns bindet, und indem sie Emulationsmethoden entwickeln, um zu analysieren, wie Komponenten der starken Kraft die Bildung deformierter Atomkerne beeinflussen.
Multiskale -Phänomene, die mit der starken Kernkraft verbunden sind
Atomkerne sind durch Bindungsenergien in Hunderten von Megaelectronvolts gekennzeichnet und gleichzeitig kollektive Anregungen aufweisen, die in Fraktionen eines MegaelectRonvolt gemessen wurden. Die umfangreiche theoretische Analyse der Forschungsgruppe zeigt nun, dass diese multiskalige Physik durch Berechnungen erklärt werden kann, die auf einer mikroskopischen Beschreibung der starken Kernkraft beruhen. Die Studie sagt auch voraus, dass der Neon-30-Kern koexistierende kugelförmige und deformierte Formen aufweist.
Multiscale nukleare Phänomene wurden lange Zeit beobachtet, aber diese Phänomene näher an die grundlegende Theorie der starken Kernkraft, die Quantenchromodynamik, war eine bedeutende Herausforderung. Die starke Kraft ist zentral für alle sichtbaren Materie im Universum, und ein tieferes Verständnis kann alles erklären, wie Elemente im Universum bis zur quantenmechanischen Struktur und Bindung von Atomkern gebildet werden.
Neue Rechenmethoden
Das Forschungsteam hat neue Rechenmethoden entwickelt, die es ermöglichen, den Zusammenhang zwischen multiskalen- und aufstrebenden Phänomenen und der grundlegenden Theorie zu analysieren, die die starke Kraft beschreibt.
Die Methoden drehen sich um effektive Theorien der Quantenchromodynamik und der Reduzierung der Modellreihenfolge für die hoch genaue Emulation von Lösungen für die Schrödinger -Gleichung. Die Forscher verwendeten zwei- und Drei-Nukleonen-Kräfte in einem Ansatz, der zuerst bricht und dann die Rotationssymmetrie im Neon-30-Kern wiederherstellt, und entwickelten dann einen Emulator, um die Parameterabhängigkeiten der starken Kraft in der Wellenfunktion des Atomkerns zu untersuchen.
„Unsere neuen Methoden in Kombination mit statistischen Analysen verknüpfen die mikroskopische Beschreibung der Atomkerne und der starken Kraft. Dies ist ein wichtiger Schritt in unseren kontinuierlichen Bemühungen, die Eigenschaften von Atomkern über das gesamte Nukliddiagramm über vorherzusagen“, sagt Ekström.
Weitere Informationen:
ZH Sun et al., Multiscale Physik von Atomkern aus den ersten Prinzipien, Physische Bewertung x (2025). Doi: 10.1103/physRevx.15.011028