|
Моделирование образования звездных элементов
|
|
|
|
Новое исследование Университета штата Северная Каролина и Университета штата Мичиган открывает новые возможности для моделирования низкоэнергетических ядерных реакций, которые являются ключом к образованию элементов в звездах. Исследование закладывает основу для расчета взаимодействия нуклонов, когда частицы электрически заряжены. Работа опубликована в журнале Physical Review Letters. Предсказание того, как атомные ядра — кластеры протонов и нейтронов, вместе называемые нуклонами — объединяются в более крупные составные ядра, является важным шагом на пути к пониманию того, как элементы формируются внутри звезд. Поскольку соответствующие ядерные взаимодействия очень трудно измерить экспериментально, физики используют числовые решетки для моделирования этих систем. Конечная решетка, используемая в таком численном моделировании, по сути, действует как воображаемый ящик вокруг группы нуклонов, который позволяет физикам рассчитывать свойства ядра, образованного из этих частиц.
|
|
|
|
Но такое моделирование до сих пор не позволило предсказать свойства, которые управляют низкоэнергетическими реакциями с участием заряженных кластеров, возникающих из множества протонов. Это важно, потому что эти низкоэнергетические реакции жизненно важны, среди прочего, для образования элементов в звездах. «Хотя «сильная ядерная сила» связывает протоны и нейтроны вместе в атомных ядрах, электромагнитное отталкивание между протонами играет важную роль в общей структуре и динамике ядра», — говорит Себастьян Кениг, доцент кафедры физики в штате Северная Каролина и автор-корреспондент. исследования. «Эта сила особенно сильна при самых низких энергиях, где происходит множество важных процессов, синтезирующих элементы, из которых состоит известный нам мир», — говорит Кениг. «Но теории сложно предсказать эти взаимодействия».
|
|
|
Поэтому Кениг и его коллеги решили действовать в обратном направлении. Их подход рассматривает конечный результат реакций внутри решетки — составные ядра — а затем возвращается назад, чтобы обнаружить свойства и энергии, участвующие в реакции. «Мы не рассчитываем сами реакции; скорее, мы смотрим на структуру конечного продукта», — говорит Кёниг. «Поскольку мы изменяем размер «коробки», моделирование и результаты также будут меняться. Из этой информации мы можем фактически извлечь параметры, которые определяют, что происходит, когда эти заряженные частицы взаимодействуют». «Вывод формулы оказался неожиданно сложным», — добавляет Ханг Ю, аспирант Университета штата Северная Каролина и первый автор работы, — «но конечный результат весьма красив и имеет важные приложения».
|
|
|
|
На основе этой информации команда разработала формулу и протестировала ее на основе эталонных расчетов, которые представляют собой оценки, выполненные с помощью традиционных методов, чтобы гарантировать точность результатов и готовность к использованию в будущих приложениях. «Это базовая работа, которая расскажет нам, как анализировать моделирование, чтобы извлечь данные, необходимые для улучшения прогнозов ядерных реакций», — говорит Кениг. «Космос огромен, но чтобы понять его, нужно взглянуть на его мельчайшие компоненты. Именно этим мы здесь и занимаемся — сосредотачиваемся на мелких деталях, чтобы лучше проанализировать общую картину». Аспирант штата Северная Каролина Ханг Юй является первым автором работы. Соавтором работы выступил Дин Ли, профессор физики и заведующий кафедрой теоретической ядерной науки в Центре по изучению пучков редких изотопов Мичиганского государственного университета. Ли раньше работал в штате Северная Каролина и остается адъюнкт-профессором физики в штате Северная Каролина.
|
|
|
|
Источник
|
