Kan vi modellere tunge kerner ud fra de første principper?

Modellering af atomkernenes egenskaber er en krævende opgave. Det kræver en teori, som vi kan anvende på en lang række nukleare arter uanset deres masse. Civilingeniør Gianluca Salvionis doktorafhandling om teoretisk kernefysik forsøger at formulere en sådan teori ved hjælp af input fra nøjagtige førsteprincipberegninger til rådighed for lette kerner.

Atomkernerne repræsenterer et værdifuldt felt til at teste de grundlæggende naturkræfter lige så meget som en udfordring for eksperimentel og teoretisk fysik. Eksperimentelle faciliteter, ligesom acceleratorlaboratoriet ved University of Jyväskylä, give os mulighed for at producere og måle radioaktive nukleare arter, kæmper mod disse systemers korte levetid og eksotiske karakter.

Som vi kender det, kernen dannes af nukleoner (neutroner og protoner), der interagerer gennem de såkaldte stærke interaktioner. Ifølge den nuværende forståelse, disse interaktioner har karakter af chirale effektive interaktioner - kræfter afledt af symmetrierne af de grundlæggende komponenter i nukleoner, kvarker og gluoner. Beregninger ved hjælp af ab initio -metoder er baseret på første principper, således at alle nukleoner er aktive og interagerer med disse chirale kræfter. Fordi der kræves store beregningsressourcer, vi kan kun udføre sådanne beregninger for et begrænset antal lyskerner. For at beskrive dem alle, flere tilnærmelser er nødvendige, og dermed erstatter man normalt ab initio-metoderne med modeller med rod i den såkaldte densitetsfunktionelle teori.

I sit speciale, Salvioni afledte parametre for nukleare funktioner fra ab initio -beregninger med kirale interaktioner. I særdeleshed, han introducerede forstyrrelser i grundstatskonfigurationer af syv lyskerner, og, fra svaret på forstyrrelserne, han vurderede relevansen af ​​parametrene for funktionaliteter. Han testede også disse parametre mod egenskaber ved uendeligt nukleart stof.

Hans arbejde er et skridt i retning af at forbedre nøjagtigheden af ​​nukleare funktioner, at knytte dem til grundlæggende interaktioner. Dette giver os vigtige input til at fastsætte grænserne for de bundne nukleare arter og til at studere en række nukleare fænomener.

Gianluca Salvioni opnåede sin cand. Grad i teoretisk fysik ved University of Pisa (Italien), i 2014, med et speciale om knockout -reaktioner fra eksotiske kerner. Han begyndte sine doktorgradsstudier ved Institut for Fysik ved University of Jyväskylä i 2015, deltager i FIDIPRO -forskergruppen. Hans forskning har modtaget støtte fra University of Jyväskylä og Helsinki Institute of Physics.

Civilingeniør Gianluca Salvionis doktorafhandling om teoretisk fysik "Model Nuclear Energy Density Functionals afledt af ab initio -beregninger" præsenteres fredag, 7. juni 2019 kl. 12.00 i FYS1, Institut for Fysik.