了解带电粒子有助于物理学家模拟恒星中的元素生成

魏洋1

了解带电粒子有助于物理学家模拟恒星中的元素生成。署名:塞巴斯蒂安·柯尼希

（）据北卡罗来纳州立大学（Tracey Peake）：北卡罗来纳州立大学和密歇根州立大学的新研究为模拟低能核反应开辟了一条新途径，这是恒星内部元素形成的关键。这项研究为计算粒子带电时核子如何相互作用奠定了基础。

这项工作发表在《物理评论快报》上。

预测原子核——质子和中子的簇，统称为核子——结合形成更大的复合原子核的方式，是理解元素如何在恒星内形成的重要一步。

由于相关的核相互作用很难通过实验来测量，物理学家使用数值晶格来模拟这些系统。在这种数值模拟中使用的有限晶格实质上充当一组核子周围的假想盒子，使物理学家能够计算由这些粒子形成的原子核的性质。

但到目前为止，这种模拟缺乏一种方法来预测控制低能反应的性质，这些反应涉及由多个质子产生的带电簇。这很重要，因为这些低能反应对恒星中元素的形成至关重要。

“虽然‘强核力’将原子核中的质子和中子结合在一起，但质子之间的电磁排斥在原子核的整体结构和动力学中起着重要作用，”北卡罗来纳州立大学物理学助理教授、该研究的通讯作者塞巴斯蒂安·柯尼希(Sebastian knig)说。

柯尼希说:“这种力量在最低能量时特别强大，在那里发生了许多重要的过程，合成了构成我们所知世界的元素。”"但是理论预测这些相互作用是具有挑战性的."

因此，柯尼希和他的同事们决定逆向研究。他们的方法着眼于晶格内反应的最终结果——复合原子核——然后回溯发现反应中涉及的性质和能量。

“我们没有计算反应本身；相反，我们关注的是最终产品的结构，”柯尼希说。“随着我们改变‘盒子’的大小，模拟和结果也会改变。从这些信息中，我们实际上可以提取出决定这些带电粒子相互作用时会发生什么的参数。”

“公式的推导出乎意料地具有挑战性，”北卡罗来纳州立大学的研究生、这项工作的第一作者于航补充道，“但最终结果非常漂亮，具有重要的应用价值。”

根据这些信息，该团队开发了一个公式，并根据基准计算进行了测试，基准计算是通过传统方法进行的评估，以确保结果准确并可用于未来的应用。

“这是背景工作，告诉我们如何分析模拟，以提取我们需要的数据来改善对核反应的预测，”柯尼希说。“宇宙是巨大的，但要了解它，你必须观察它最微小的组成部分。这就是我们在这里所做的——关注小细节，以便更好地为我们的宏观分析提供信息。”

北卡罗来纳州立大学研究生于航是这项工作的第一作者。密歇根州立大学稀有同位素束设施的物理学和理论核科学系主任Dean Lee是这项工作的合著者。Lee以前在北卡罗来纳州立大学，现在仍然是北卡罗来纳州立大学物理学的兼职教授。