Ученые нашли новый способ расчета взаимодействия между частицами в атомном ядре

Старший научный сотрудник НИИ ядерной физики имени Д.В. Скобельцына Андрей Широков с коллегами построил двухчастичное взаимодействие Daejeon16 между протонами и нейтронами, составляющими атомное ядро. Результаты работы опубликованы в высокорейтинговом журнале Physics Letters, Section B: Nuclear, Elementary Particle and High-Energy Physics.

Нейтроны и протоны в атомном ядре взаимодействуют друг с другом не только двухчастичными силами, но также и трех-, четырехчастичными (и так далее) силами. То есть имеются взаимодействия, в которых участвуют сразу три, четыре (и более) протона или нейтрона. Учет уже трехчастичных взаимодействий требует увеличения вычислительных ресурсов примерно в 30 раз, что с учетом производительности имеющихся в мире суперкомпьютеров ограничивает возможности расчетов даже сравнительно легких ядер и существенно ухудшает точность получаемых результатов.

«Нами построено двухчастичное взаимодействие Daejeon16 между частицами, составляющими атомное ядро, которое позволяет описывать свойства легких ядер на его основе без привлечения трех- и более многочастичных сил. В качестве исходного нами взято современное нуклон-нуклонное взаимодействие Idaho N3LO, полученное методами киральной эффективной теории поля на основе кварковых представлений о строении материи, которое затем преобразовывалось так, чтобы не нарушалось описание экспериментальных данных о рассеянии нейтронов на протонах», — рассказывает главный автор статьи, старший научный сотрудник старший научный сотрудник НИИ ядерной физики имени Д.В. кобельцына Андрей Широков.

Параметры этого преобразования подбирались таким образом, чтобы описывались энергии связи и несколько возбужденных уровней в 9 ядрах, самым тяжелым из которых было ядро кислорода 16О.

Работа проводилась в рамках коллаборации, куда кроме НИИЯФ МГУ входят ученые из Южной Кореи и США. Расчеты ядер проводились в современной версии модели оболочек на крупнейших суперкомпьютерах в Корее и США.

«С использованием взаимодействия Daejeon16 будут рассчитываться, и уже рассчитываются, как нашей, так и другими научными группами свойства различных атомных ядер и ядерных реакций», — говорит Андрей Широков.