Ab initio методы (ядерная физика) - Ab initio methods (nuclear physics)
Ядерная физика |
---|
Ядро · Нуклоны ( p , n ) · Ядерная материя · Ядерная сила · Ядерная структура · Ядерная реакция |
В ядерной физике , неэмпирические методы стремятся описать атомное ядро снизу вверх, решая нерелятивистское уравнение Шредингера для всех составляющих нуклонов и сил между ними. Это делается либо точно для очень легких ядер (до четырех нуклонов), либо с помощью определенных хорошо контролируемых приближений для более тяжелых ядер. Ab initio методы представляют собой более фундаментальный подход по сравнению, например, с моделью ядерной оболочки . Недавний прогресс позволил ab initio обрабатывать более тяжелые ядра, такие как никель .
Существенная проблема при лечении ab initio проистекает из сложности межнуклонного взаимодействия. Сильная ядерная силу , как полагает, возникает из сильного взаимодействия , описываемого КХД (КХД), но КХД непертурбативный в низкоэнергетической режиме , имеющей отношение к ядерной физике. Это делает прямое использование КХД для описания межнуклонных взаимодействий очень трудным (см. Решеточную КХД ), и вместо этого необходимо использовать модель. Самые сложные из доступных моделей основаны на киральной теории эффективного поля . Эта эффективная теория поля (EFT) включает все взаимодействия, совместимые с симметриями КХД, упорядоченные по размеру их вкладов. В этой теории степенями свободы являются нуклоны и пионы , в отличие от кварков и глюонов, как в КХД. Эффективная теория содержит параметры, называемые низкоэнергетическими константами, которые могут быть определены из данных рассеяния.
Киральный EFT подразумевает существование многочастичных сил , в первую очередь трехнуклонного взаимодействия, которое, как известно, является важным ингредиентом ядерной проблемы многих тел.
После получения гамильтониана (на основе кирального EFT или других моделей) необходимо решить уравнение Шредингера
- ,
где - многочастичная волновая функция A- нуклонов в ядре. Для численного решения этого уравнения были разработаны различные ab initio методы:
- Функция Грина Монте-Карло (GFMC)
- Модель безосновной оболочки (NCSM)
- Связанный кластер (CC)
- Самосогласованная функция Грина (SCGF)
- Ренормализационная группа подобия в среде (IM-SRG)
дальнейшее чтение
- Дин, Д. (2007). «Вне модели ядерной оболочки» . Физика сегодня . 60 (11): 48. Bibcode : 2007PhT .... 60k..48D . DOI : 10.1063 / 1.2812123 .
- Застров, М. (2017). «В поисках« волшебных »ядер теория догоняет эксперименты» . Proc Natl Acad Sci USA . 114 (20): 5060–5062. Bibcode : 2017PNAS..114.5060Z . DOI : 10.1073 / pnas.1703620114 . PMC 5441833 . PMID 28512181 .