Ab initio методы (ядерная физика)

В ядерной физике методы ab initio направлены на описание атомного ядра снизу вверх путем решения нерелятивистского уравнения Шредингера для всех составляющих нуклонов и сил между ними. Это делается либо точно для очень легких ядер (до четырех нуклонов), либо с использованием некоторых хорошо контролируемых приближений для более тяжелых ядер. Методы ab initio представляют собой более фундаментальный подход по сравнению, например, с моделью ядерной оболочки . Недавний прогресс позволил ab initio лечить более тяжелые ядра, такие как никель . ^[1]

Серьезная проблема в ab initio лечении связана со сложностью межнуклонного взаимодействия. Считается, что сильное ядерное взаимодействие возникает в результате сильного взаимодействия , описываемого квантовой хромодинамикой (КХД), но КХД не является пертурбативной в низкоэнергетическом режиме, соответствующем ядерной физике. Это делает прямое использование КХД для описания межнуклонных взаимодействий очень трудным (см. решеточную КХД ), и вместо этого необходимо использовать модель. Наиболее сложные доступные модели основаны на киральной эффективной теории поля . Эта эффективная теория поля (ЭПТ) включает все взаимодействия, совместимые с симметриями КХД, упорядоченные по размеру их вкладов. Степенями свободы в этой теории являются нуклоны и пионы , в отличие от кварков и глюонов , как в КХД. Эффективная теория содержит параметры, называемые низкоэнергетическими константами, которые можно определить из данных рассеяния. ^{[1] [2]}

Хиральная ТЭО подразумевает существование сил многих тел , в первую очередь трехнуклонного взаимодействия, которое, как известно, является важным компонентом ядерной проблемы многих тел. ^{[1] [2]}

После получения гамильтониана ( на основе киральной ТЭО или других моделей) необходимо решить уравнение Шредингера. ${\displaystyle H}$

$${\displaystyle H\vert {\Psi }\rangle =E\vert {\Psi }\rangle ,}$$

A ${\displaystyle \vert {\Psi }\rangle }$

• Функция Грина Монте-Карло (GFMC) ^[3]
• Модель оболочки без ядра (NCSM) ^[4]
• Связанный кластер (СС) ^[5]
• Самосогласованная функция Грина (SCGF) ^[6]
• Группа перенормировки сходства в среде (IM-SRG) ^[7]

дальнейшее чтение

• Дин, Д. (2007). «За пределами модели ядерной оболочки». Физика сегодня . 60 (11): 48. Бибкод :2007ФТ....60к..48Д. дои : 10.1063/1.2812123.
• Застроу, М. (2017). «В поисках «магических» ядер теория догоняет эксперименты». Proc Natl Acad Sci США . 114 (20): 5060–5062. Бибкод : 2017PNAS..114.5060Z. дои : 10.1073/pnas.1703620114 . ПМЦ  5441833 . ПМИД  28512181.

Рекомендации

1. Навратил, П.; Квальони, С.; Хупин, Г.; Ромеро-Редондо, К.; Кальчи, А. (2016). «Единые ab initio подходы к ядерной структуре и реакциям». Физика Скрипта . 91 (5): 053002. arXiv : 1601.03765 . Бибкод : 2016PhyS...91e3002N. дои : 10.1088/0031-8949/91/5/053002. S2CID  119280384.
2. Махлейдт, Р.; Энтем, ДР (2011). «Киральная эффективная теория поля и ядерные силы». Отчеты по физике . 503 (1): 1–75. arXiv : 1105.2919 . Бибкод : 2011ФР...503....1М. doi :10.1016/j.physrep.2011.02.001. S2CID  118434586.
3. Пипер, Южная Каролина; Виринга, РБ (2001). «Квантовые расчеты легких ядер методом Монте-Карло». Ежегодный обзор ядерной науки и науки о элементарных частицах . 51 : 53–90. arXiv : nucl-th/0103005 . Бибкод : 2001ARNPS..51...53P. дои : 10.1146/annurev.nucl.51.101701.132506 . S2CID  18124819.
4. Барретт, БР; Навратил, П.; Вари, JP (2013). «С самого начала нет модели базовой оболочки». Прогресс в области физики элементарных частиц и ядерной физики . 69 : 131–181. Бибкод :2013ПрПНП..69..131Б. дои :10.1016/j.ppnp.2012.10.003.
5. Хаген, Г.; Папенброк, Т.; Хьёрт-Йенсен, М.; Дин, диджей (2014). «Связанные кластерные вычисления атомных ядер». Отчеты о прогрессе в физике . 77 (9): 096302. arXiv : 1312.7872 . Бибкод : 2014RPPH...77i6302H. дои : 10.1088/0034-4885/77/9/096302. PMID  25222372. S2CID  10626343.
6. Чиполлоне, А.; Барбьери, К.; Навратил, П. (2013). «Изотопные цепочки вокруг кислорода в результате эволюционировавших киральных двух- и трехнуклонных взаимодействий». Письма о физических отзывах . 111 (6): 062501. arXiv : 1303.4900 . Бибкод : 2013PhRvL.111f2501C. doi :10.1103/PhysRevLett.111.062501. PMID  23971568. S2CID  2198329.
7. Хергерт, Х.; Биндер, С.; Кальчи, А.; Лангхаммер, Дж.; Рот, Р. (2013). «Ab Initio Расчеты четных изотопов кислорода с киральными взаимодействиями двух плюс трех нуклонов». Письма о физических отзывах . 110 (24): 242501. arXiv : 1302.7294 . Бибкод : 2013PhRvL.110x2501H. doi : 10.1103/PhysRevLett.110.242501. PMID  25165916. S2CID  5501714.