Fysikere foreslår en ny model til undersøgelse af parringsegenskaber for kerner

Et hold af Ohio University kernefysikere har foreslået en ny teoretisk model til beregning af parringsegenskaber af atomkerner inklusive dem, der findes i ekstreme astrofysiske miljøer. Som i nogle faste stoffer, hvor to interagerende elektroner parrer sig for at fungere som et objekt, der fører til superledning, interagerende neutroner (eller protoner) i kerner parrer sig for at forårsage superfluiditet (eller superledningsevne) i kerner.

Den nye model letter hurtige og effektive beregninger, når der undersøges karakteristika ved meget neutron- eller protonrige eksotiske kerner, der findes i supernovaeksplosioner, og når stjerner støder sammen, såsom fusioner med neutronstjerner.

Ohio fysik doktorand Md. Abdullah Al Mamun, postdoktor Dr. Constantinos Constantinou, og Dr. Madappa Prakash offentliggjorde deres forskning, "Parringsegenskaber fra tilfældige fordelinger af enkeltpartikel-energiniveauer", i Fysisk gennemgang C , et tidsskrift for American Physical Society.

Den nye "Random Spacing Model" anvender energiniveauer, som neutroner og protoner kan optage i en individuel kerne tilfældigt omkring de passende energier. Gennemsnit over tusinder af sådanne let genererede tilfældige konfigurationer gør det muligt at placere statistisk baserede grænser på de termiske egenskaber, såsom entropi, specifik varme, etc., af kerner. Baseret på metoder, der er egnede til systemer med store tal, forskere havde forudsagt en skarp faseovergang i kerner, som ikke er blevet observeret eksperimentelt.

Det, der i stedet er blevet observeret, er en glat S-form i den specifikke varme. Kerner og nanopartikler arver store udsving i parringsegenskaber på grund af deres små størrelser. Tilfældig afstandsmodel med inklusion af udsving gengiver den observerede S-form, hvilket er opmuntrende.

Forudsigelser af Random Spacing Model muliggør udforskning af parringsfænomenet i astrofysiske steder, som rummer eksotiske kerner, baner vejen til at fastslå, hvordan grundstoffer, der er tungere end jern, blev syntetiseret i vores univers, et mangeårigt problem, der venter på løsning.