派对对:无论核党的规模,一些质子和中子会始终配对和跳舞

质子和中子的模拟行为

MIT-LED团队模拟了几种类型的原子核中质子和中子的行为,发现描述了原子在气体中的行业的公式可以推广,以预测质子和中子在细胞核近距离的近距离相互作用。信用:麻省理工学院新闻的拼贴画。中子星图像:X射线(NASA / CXC / ESO / F.Vogt等人);光学(ESO / VLT / MUSE&NASA / STSCI)

关于短程核互动的调查结果将有助于科学家调查中子恒星和重放射性核。

气体中的原子似乎是纳米镜狂欢中的配偶,用颗粒倾斜,配对,并以看似随意的方式再次飞行。然而,即使原子非常靠近并且可以以复杂的方式拖动并彼此拖动并以复杂的方式拖动并彼此相互拖动,也会提出预测这种行为的公式。

单一核内的环境原子似乎相似,质子和中子也跳舞。但由于核心是如此紧凑的空间,科学家们在原子的核中努力将这些颗粒的行为钉在于核心。描述在颗粒对近距离相互作用时分解的核子相互作用的模型。

现在一个麻省理工学院-LED团队在几种类型的原子核中模拟了质子和中子的行为,使用了世界上一些最强大的超级计算机。该团队探讨了广泛的核相互作用模型,令人惊讶地发现,描述了描述原子在气体中行事的公式可以推广,以预测质子和中子在核中的近距离之间的相互作用。

当核子之间的距离小于1飞米(1千万亿分之一米)时,研究人员发现了另一个令人惊讶的发现:粒子以同样的方式成对,不管它们是位于像氦这样的小原子核中,还是位于像钙这样更拥挤的原子核中。

“这些短期配对并不真正关心他们的环境——无论他们是在一个巨大的派对还是一个五人的派对,这都没关系——他们会以相同的普遍方式配对,”Reynier Cruz-Torres说,他是麻省理工学院物理学研究生,共同领导了这项工作。

这种短程行为可能适用于所有类型的原子核,比如密度大得多、复杂得多的放射性原子核。

“人们没有预料到这种类型的模型会捕捉到原子核,原子核是物理学中最复杂的物体之一,”麻省理工学院(MIT)物理学助理教授奥尔•亨(Or Hen)说。“尽管原子和原子核之间的密度相差超过20个数量级,我们仍然可以发现这种普遍的行为,并将其应用于核物理中的许多未决问题。”

该团队在期刊上发表了结果自然物理学.麻省理工学院共同作者包括核科学实验室的研究会员,以及希伯来大学,洛杉矶阿拉莫斯和阿龙尼国家实验室以及各种各样的机构的合作者。

党对

母鸡旨在了解质子和中子之间的凌乱相互作用在极短的范围内,其中核心在核心非常小,核心的核磁之间的拉动和拖船难以识别下来。多年来,他想知道是否称为联络形式主义的原子物理学的概念也可能适用于核物理学和核的内部工作。

从广义上讲,接触形式主义是一种通用的数学描述,它证明了原子在云中的行为取决于它们的规模:那些相距较远的原子遵循某种特定的物理规律,而非常接近的原子遵循一套完全不同的物理规律。每一组原子相互作用时,对另一组原子的行为毫不在意。例如,根据接触理论,无论云中其他更遥远的原子在做什么,总有一定数量的超晶格对。

母鸡想知道联系形式主义是否可能描述原子核内的互动。

“我认为这不可能看到这种美丽的形式主义,这是一个原子理物理的革命,但我们不能使它为核物理学工作,”母鸡说。“这太过分了。”

“关于人类鳞片”

研究人员首先在希伯来大学举办了Ronen Weiss和Nir Barnea,他领导了理论概括的原子接触形式主义的发展,描述了一种相互作用颗粒的一般系统。然后,他们看着模拟小,密集,核环境中的颗粒,看看行为模式是否会在短程核聚核群中出现,以广义联系形式主义所预测的远程核聚核聚的完全分离方式。

群体模拟颗粒在几个光原子核内的颗粒相互作用,从氦气中的三个核聚物,钙中的40。对于每种类型的原子核,它们运行了一种随机采样算法,以产生一部电影的电影,其中每个质子和中子在给定核中可能随时间随时间。

“在某个时间阶段,这些颗粒可以是一种方式分布,与给定方案之间的相互作用,其中例如,例如,这对具有该颗粒,而是踢出该颗粒和第三粒子。然后,在另一个时间表中,他们将分发不同,“洛杉矶阿拉莫斯国家实验室和密歇根州立大学的物理学家,联合领导作者Diego Lonardoni。“所以我们一次又一次地重复这些计算以达到均衡。”

为了观察任何一种平衡或模式的出现,研究小组必须模拟每个粒子之间所有可能的物理现象,为每种类型的原子核生成数千张快照。要执行这么多的计算,通常需要数百万小时的处理时间。

“我的笔记本电脑需要比宇宙年龄更长的时间才能完成计算,”亨说。“如果你将计算分配到1万个处理器中,你可以在人类规模的时间内得到结果。”

因此,团队在洛杉矶和阿尔冈国家实验室使用超级计算机 - 世界上最强大的计算机 - 将工作平行分发。

在运行模拟后,它们绘制了它们模拟的每种类型的核聚核群的分布。例如,对于氧核,它们在1个fermi之内发现一定百分比的核磁,并且另一种百分比略近,等等。

令人惊讶的是,他们发现,对于长程核子来说,其分布在不同类型核子之间的差异很大。但是对于距离小于1飞米的短程核子来说,无论核子是居住在超轻的氦核还是密度较大的碳核,它们在不同原子类型上的分布看起来是完全相同的。换句话说,短程核子的行为独立于它们的大尺度环境,类似于通过接触形式描述原子行为的方式。

“我们的发现提供了一种新的简单方式来钉住核分布的短途部分,与现有理论一起允许基本上获得完全分配,”母鸡说。“如此,我们可以测试中微子的性质,并计算中子恒星的冷却率,以及其他开放问题。”

参考文献:《核短距离关联的多体因子分解和位置-动量等效》,R. Cruz-Torres, D. Lonardoni, R. Weiss, M. Piarulli, N. Barnea, D. W. Higinbotham, E. Piasetzky, A. Schmidt, L. B. Weinstein, R. B. Wiringa and O. Hen, 2020年11月9日,自然物理学
DOI: 10.1038 / s41567 - 020 - 01053 - 7

这项研究部分由美国能源部,佛罗里达州科学基金会,以色列科学基金会和陆战队基金会得到了支持。

1评论在“派对对:无论核党的规模,一些质子和中子总是会配对和舞蹈”

  1. 我告诉过你们,不要压缩带有过氧化氢的电子和质子,这是分子的单原子奇点反应。
    如果你想放下你的自负我住在加州的沙斯塔山

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