Низкоэнергетические реакции ядерного синтеза потенциально могут обеспечить чистую энергию. В звездах реакции низкоэнергетического синтеза на стадиях горения углерода и кислорода имеют решающее значение для звездной эволюции. Эти реакции также дают ценную информацию об экзотических процессах, происходящих во внутренней коре нейтронных звезд по мере накопления вещества.

Однако ученые не до конца понимают основную динамику, управляющую этими реакциями. Ключом к разгадке процесса синтеза является понимание того, как нуклоны перемещаются между двумя сливающимися ядрами. Когда ядра приближаются достаточно близко, чтобы ядерные силы вступили в силу, нейтроны и протоны могут мигрировать из одного ядра в другое. Это движение потенциально облегчает процесс слияния.

Недавнее исследование изучило влияние изоспинового состава на процессы низкоэнергетического синтеза. Это ключевое ядерное свойство, которое отличает протоны от нейтронов. Исследователи использовали вычислительные методы и теоретическое моделирование для изучения слияния различных ядер с различными конфигурациями изоспина. Результаты показывают, что изоспиновый состав ядер в реакции синтеза играет решающую роль в понимании реакции. Статья опубликована в журнале Physical Review C.

В этом исследовании исследователи из Университета Фиска и Университета Вандербильта использовали высокопроизводительные методы вычислительного и теоретического моделирования, чтобы провести детальное исследование методом многих тел того, как динамика изоспина влияет на ядерный синтез при низких энергиях в ряде изотопов. В исследовании также изучалось, как форма задействованных ядер влияет на эту динамику. В системах, где ядра несимметричны, динамика изоспина становится особенно важной, что часто приводит к снижению барьера синтеза, особенно в системах, богатых нейтронами. Это явление можно исследовать с помощью установок, специализирующихся на генерации пучков, состоящих из экзотических нестабильных ядер.

Результаты дают важные знания о фундаментальных ядерных процессах, управляющих этими реакциями, которые имеют широкие последствия для таких областей, как ядерная физика, астрофизика и, возможно, когда-нибудь, термоядерная энергия.