3 июня 2022

Учёные ПИЯФ предложен новый метод вычисления для рассеяния ядер

Новый математический метод вычисления для рассеяния отдельных частиц в теории Глаубера предложили научные сотрудники Отделения теоретической физики НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ. В архиве препринтов в 2022 году опубликована статья, объясняющая суть метода, с помощью которого можно получить новые результаты, в частности, по структуре ядер с гало.

В настоящее время известно о более 200 стабильных и более 6000 нестабильных атомных ядер. Изучение их свойств представляет, как чисто научный, так и большой практический интерес, связанный с использованием атомной энергии. Важное значение поэтому имеет дальнейшее изучение ядерных сил, которые, в частности, проявляются в рассеянии атомных ядер друг на друге.

«Основным инструментом анализа экспериментальных данных в этой области является теория Глаубера, разработанная еще в середине 50-х годов прошлого века. Она позволяет сравнительно просто проводить вычисления для рассеяния отдельных частиц, например, протонов, на ядрах, - поясняют авторы метода - ведущий научный сотрудник НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ Ю.М. Шабельский и старший научный сотрудник НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ А.Г. Шуваев. - Однако если перейти к ситуации, когда с ядром сталкивается другое ядро, метод становится значительно сложнее. Чтобы проводить расчеты, приходится прибегать к дополнительным упрощающим предположениям, точность которых не всегда достаточна».

Других методов вычислений за время, прошедшее с возникновения теории Глаубера, так и не появилось. Единственным способом получить точный ответ оставалось весьма трудоемкое компьютерное моделирование перерассеяний составляющих ядра частиц в рамках метода Монте-Карло.

В НИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФ был применен новый математический метод - производящей функции, который ранее для решения этих задач не использовался. Он позволил провести точное вычисление в теории Глаубера без каких-либо дополнительных предположений, кроме факта короткодействия ядерных сил.

Основным его преимуществом служит относительная простота, что дает возможность проводить расчеты рассеяния как легких, так и сравнительно тяжелых ядер, притом не только общих характеристик рассеяния (полных сечений), но и более детальных (дифференциальных сечений).

Необходимость точных расчетов стала особенно актуальной в последнее время в связи с исследованием ядер с нейтронным гало. Это очень специфический тип ядер, у которых компактная центральная часть окружена протяженной нейтронной оболочкой, представляющей собой как бы подобие атмосферы. Все эти ядра нестабильны, время их жизни исчисляется тысячными долями секунды. Экспериментально ядра с гало рождаются в результате взаимодействия ускорительного пучка с какой-либо мишенью, после чего они тут же перерассеиваются на еще одной мишени. Очевидно, что анализ полученных таким образом экспериментальных данных требует точного расчета процессов взаимодействия ядер с ядрами.