Ab initio metody (jaderná fyzika) - Ab initio methods (nuclear physics) - Wikipedia

v nukleární fyzika, metody ab initio snažit se popsat atomové jádro zdola nahoru řešením nerelativistického Schrödingerova rovnice pro všechny složky nukleony a síly mezi nimi. To se děje buď přesně pro velmi lehká jádra (až čtyři nukleony), nebo použitím určitých dobře kontrolovaných aproximací pro těžší jádra. Metody Ab initio představují zásadnější přístup ve srovnání např. the model jaderného pláště. Nedávný pokrok umožnil ab initio ošetření těžších jader, jako je nikl.^[1]

Významná výzva v léčbě ab initio pramení ze složitosti inter-nukleonové interakce. The silná jaderná síla se předpokládá, že vychází z silná interakce popsal kvantová chromodynamika (QCD), ale QCD není v nízkoenergetickém režimu souvisejícím s jadernou fyzikou neporušený. Díky tomu je přímé použití QCD pro popis inter-nukleonových interakcí velmi obtížné (viz mřížka QCD ) a místo toho musí být použit model. Nejsofistikovanější dostupné modely jsou založeny na chirální teorie účinného pole. Tento efektivní teorie pole (EFT) zahrnuje všechny interakce kompatibilní se symetrií QCD, seřazené podle velikosti jejich příspěvků. Stupně volnosti v této teorii jsou nukleony a piony, naproti tomu kvarky a gluony jako v QCD. Efektivní teorie obsahuje parametry zvané nízkoenergetické konstanty, které lze určit z dat rozptylu.^[1]^[2]

Chirální EFT naznačuje existenci síly mnoha těl, nejvýznamnější je interakce se třemi nukleony, o které je známo, že je podstatnou složkou jaderného mnohočetného problému.^[1]^[2]

Po příjezdu na a Hamiltonian ${ displaystyle H}$ (na základě chirálního EFT nebo jiných modelů) je třeba vyřešit Schrödingerovu rovnici

{ displaystyle H vert { Psi} rangle = E vert { Psi} rangle}

,

kde ${ displaystyle vert { Psi} rangle}$ je vlnová funkce celého těla A nukleony v jádře. K numerickému nalezení řešení této rovnice byly navrženy různé metody ab initio:

Greenova funkce Monte Carlo (GFMC)^[3]
Model bez jádra (NCSM)^[4]
Spojený klastr (CC)^[5]
Self-consistent Green's function (SCGF)^[6]
Skupina renormalizace střední podobnosti (IM-SRG)^[7]

Další čtení

Dean, D. (2007). „Za modelem jaderného pláště“. Fyzika dnes. 60 (11): 48. Bibcode:2007PhT .... 60k..48D. doi:10.1063/1.2812123.
Zastrow, M. (2017). „Při hledání„ magických “jader teorie dohání experimenty“. Proc Natl Acad Sci U S A. 114 (20): 5060–5062. Bibcode:2017PNAS..114,5060Z. doi:10.1073 / pnas.1703620114. PMC 5441833. PMID 28512181.

Reference

^ ^A ^b ^C Navrátil, P .; Quaglioni, S .; Hupin, G .; Romero-Redondo, C .; Calci, A. (2016). "Unified ab initio přístupy k jaderné struktuře a reakcím". Physica Scripta. 91 (5): 053002. arXiv:1601.03765. Bibcode:2016PhyS ... 91e3002N. doi:10.1088/0031-8949/91/5/053002. S2CID 119280384.
^ ^A ^b Machleidt, R .; Entem, D.R. (2011). "Chirální efektivní teorie pole a jaderné síly". Fyzikální zprávy. 503 (1): 1–75. arXiv:1105.2919. Bibcode:2011PhR ... 503 .... 1M. doi:10.1016 / j.physrep.2011.02.001. S2CID 118434586.
^ Pieper, SC; Wiringa, R.B. (2001). „Kvantové výpočty Monte Carla lehkých jader“. Výroční přehled jaderné a částicové vědy. 51: 53–90. arXiv:nucl-th / 0103005. Bibcode:2001ARNPS..51 ... 53P. doi:10.1146 / annurev.nucl.51.101701.132506. S2CID 18124819.
^ Barrett, B.R .; Navrátil, P .; Vary, J.P. (2013). „Ab initio no core shell model“. Pokrok v částicové a jaderné fyzice. 69: 131–181. Bibcode:2013PrPNP..69..131B. doi:10.1016 / j.ppnp.2012.10.003.
^ Hagen, G .; Papenbrock, T .; Hjorth-Jensen, M .; Dean, D. J. (2014). "Výpočty vázaných klastrů atomových jader". Zprávy o pokroku ve fyzice. 77 (9): 096302. arXiv:1312.7872. Bibcode:2014RPPh ... 77i6302H. doi:10.1088/0034-4885/77/9/096302. PMID 25222372. S2CID 10626343.
^ Cipollone, A .; Barbieri, C .; Navrátil, P. (2013). "Izotopové řetězce kolem kyslíku z vyvinutých chirálních dvou a tří nukleonových interakcí". Phys. Rev. Lett. 111 (6): 062501. arXiv:1303.4900. Bibcode:2013PhRvL.111f2501C. doi:10.1103 / PhysRevLett.111.062501. PMID 23971568. S2CID 2198329.
^ Hergert, H .; Binder, S .; Calci, A .; Langhammer, J .; Roth, R. (2013). „Ab Initio Výpočty sudých izotopů kyslíku s chirálními interakcemi dva plus tři nukleony“. Phys. Rev. Lett. 110 (24): 242501. arXiv:1302.7294. Bibcode:2013PhRvL.110x2501H. doi:10.1103 / PhysRevLett.110.242501. PMID 25165916. S2CID 5501714.

[navratil2016-1] A ^b ^C Navrátil, P .; Quaglioni, S .; Hupin, G .; Romero-Redondo, C .; Calci, A. (2016). "Unified ab initio přístupy k jaderné struktuře a reakcím". Physica Scripta. 91 (5): 053002. arXiv:1601.03765. Bibcode:2016PhyS ... 91e3002N. doi:10.1088/0031-8949/91/5/053002. S2CID 119280384.

[machleidt2011-2] A ^b Machleidt, R .; Entem, D.R. (2011). "Chirální efektivní teorie pole a jaderné síly". Fyzikální zprávy. 503 (1): 1–75. arXiv:1105.2919. Bibcode:2011PhR ... 503 .... 1M. doi:10.1016 / j.physrep.2011.02.001. S2CID 118434586.

[pieper2001-3] Pieper, SC; Wiringa, R.B. (2001). „Kvantové výpočty Monte Carla lehkých jader“. Výroční přehled jaderné a částicové vědy. 51: 53–90. arXiv:nucl-th / 0103005. Bibcode:2001ARNPS..51 ... 53P. doi:10.1146 / annurev.nucl.51.101701.132506. S2CID 18124819.

[barrett2013-4] Barrett, B.R .; Navrátil, P .; Vary, J.P. (2013). „Ab initio no core shell model“. Pokrok v částicové a jaderné fyzice. 69: 131–181. Bibcode:2013PrPNP..69..131B. doi:10.1016 / j.ppnp.2012.10.003.

[5] Hagen, G .; Papenbrock, T .; Hjorth-Jensen, M .; Dean, D. J. (2014). "Výpočty vázaných klastrů atomových jader". Zprávy o pokroku ve fyzice. 77 (9): 096302. arXiv:1312.7872. Bibcode:2014RPPh ... 77i6302H. doi:10.1088/0034-4885/77/9/096302. PMID 25222372. S2CID 10626343.

[cipollone2013-6] Cipollone, A .; Barbieri, C .; Navrátil, P. (2013). "Izotopové řetězce kolem kyslíku z vyvinutých chirálních dvou a tří nukleonových interakcí". Phys. Rev. Lett. 111 (6): 062501. arXiv:1303.4900. Bibcode:2013PhRvL.111f2501C. doi:10.1103 / PhysRevLett.111.062501. PMID 23971568. S2CID 2198329.

[hergert2013-7] Hergert, H .; Binder, S .; Calci, A .; Langhammer, J .; Roth, R. (2013). „Ab Initio Výpočty sudých izotopů kyslíku s chirálními interakcemi dva plus tři nukleony“. Phys. Rev. Lett. 110 (24): 242501. arXiv:1302.7294. Bibcode:2013PhRvL.110x2501H. doi:10.1103 / PhysRevLett.110.242501. PMID 25165916. S2CID 5501714.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]