Kuptimi i grimcave të ngarkuara i ndihmon fizikantët të simulojnë krijimin e elementeve në yje

Hulumtimi i ri nga Universiteti Shtetëror i Karolinës së Veriut dhe Universiteti Shtetëror i Miçiganit hap një rrugë të re për modelimin e reaksioneve bërthamore me energji të ulët, të cilat janë çelësi për formimin e elementeve brenda yjeve. Hulumtimi shtron bazën për llogaritjen se si nukleonet ndërveprojnë kur grimcat janë të ngarkuara elektrike.

Puna shfaqet në Letrat e Rishikimit Fizik .

Parashikimi i mënyrave se si bërthamat atomike – grupimet e protoneve dhe neutroneve, së bashku të referuara si nukleone – kombinohen për të formuar bërthama komplekse më të mëdha është një hap i rëndësishëm drejt të kuptuarit se si formohen elementët brenda yjeve.

Meqenëse ndërveprimet përkatëse bërthamore janë shumë të vështira për t’u matur eksperimentalisht, fizikanët përdorin rrjeta numerike për të simuluar këto sisteme. Rrjeta e fundme e përdorur në simulime të tilla numerike në thelb vepron si një kuti imagjinare rreth një grupi nukleonësh që u mundëson fizikantëve të llogarisin vetitë e një bërthame të formuar nga këto grimca .

Por simulimeve të tilla deri më tani nuk kanë një mënyrë për të parashikuar vetitë që rregullojnë reaksionet me energji të ulët që përfshijnë grupime të ngarkuara që dalin nga protone të shumtë. Kjo është e rëndësishme sepse këto reaksione me energji të ulët janë jetike për formimin e elementeve në yje, ndër të tjera.

“Ndërsa ‘forca e fortë bërthamore’ lidh protonet dhe neutronet së bashku në bërthamat atomike, zmbrapsja elektromagnetike midis protoneve luan një rol të rëndësishëm në strukturën dhe dinamikën e përgjithshme të bërthamës,” thotë Sebastian König, asistent profesor i fizikës në shtetin NC dhe autori përkatës. të hulumtimit.

“Kjo forcë është veçanërisht e fortë në energjitë më të ulëta, ku ndodhin shumë procese të rëndësishme që sintetizojnë elementët që përbëjnë botën që ne njohim,” thotë König. “Por është sfiduese për teorinë të parashikojë këto ndërveprime.”

Kështu që König dhe kolegët vendosën të punojnë prapa. Qasja e tyre shikon rezultatin përfundimtar të reaksioneve brenda një grilë – bërthamat e përbëra – dhe më pas kthehet prapa për të zbuluar vetitë dhe energjitë e përfshira në reaksion.

“Ne nuk jemi duke llogaritur vetë reagimet; përkundrazi, ne po shikojmë strukturën e produktit përfundimtar,” thotë König. “Ndërsa ne ndryshojmë madhësinë e ‘kutisë’, simulimet dhe rezultatet do të ndryshojnë gjithashtu. Nga ky informacion, ne në fakt mund të nxjerrim parametra që përcaktojnë se çfarë ndodh kur këto grimca të ngarkuara ndërveprojnë.”

“Nxjerrja e formulës ishte papritur sfiduese,” shton Hang Yu, student i diplomuar në NC State dhe autori i parë i veprës, “por rezultati përfundimtar është mjaft i bukur dhe ka aplikime të rëndësishme.”

Nga ky informacion, ekipi zhvilloi një formulë dhe e testoi atë kundrejt llogaritjeve të standardeve, të cilat janë vlerësime të bëra me metoda tradicionale, për t’u siguruar që rezultatet ishin të sakta dhe të gatshme për t’u përdorur në aplikimet e ardhshme.

“Kjo është puna e sfondit që na tregon se si të analizojmë një simulim në mënyrë që të nxjerrim të dhënat që na nevojiten për të përmirësuar parashikimet për reaksionet bërthamore ,” thotë König. “Kozmosi është i madh, por për ta kuptuar atë, duhet të shikoni përbërësit e tij më të vegjël. Kjo është ajo që ne po bëjmë këtu – duke u fokusuar në detajet e vogla për të informuar më mirë analizën tonë për tablonë më të madhe.”

Studenti i diplomuar i shtetit NC, Hang Yu, është autori i parë i veprës. Dean Lee, profesor i fizikës dhe kreu i departamentit të shkencës teorike bërthamore në Facility për Rare Izotop Beams në Universitetin Shtetëror të Miçiganit, ishte bashkëautor i punës. Lee ishte më parë në NC State dhe mbetet një profesor ndihmës i fizikës në NC State.