أساليب الحسابات الأولية (الفيزياء النووية)

الموسوعة الحرة

في الفيزياء النووية ، تسعى طرق الحساب الكمي من المبادئ الأولى إلى وصف نواة الذرة من الأسفل إلى الأعلى عن طريق حل معادلة شرودنغر غير النسبية لجميع النيوكليونات المكونة لها والقوى بينها. ويتم ذلك إما بدقة تامة للنوى الخفيفة جدًا (حتى أربعة نيوكليونات) أو باستخدام تقريبات محددة بدقة للنوى الأثقل. تُعدّ طرق الحساب الكمي من المبادئ الأولى منهجًا أكثر جوهرية مقارنةً، على سبيل المثال، بنموذج الغلاف النووي . وقد مكّن التقدم الأخير من معالجة النوى الأثقل، مثل النيكل ، باستخدام هذه الطرق . [ 1 ]

ينبع أحد التحديات الكبيرة في المعالجة الأولية من تعقيدات التفاعل بين النيوكليونات. يُعتقد أن القوة النووية القوية تنشأ من التفاعل القوي الذي يصفه علم الكروموديناميكا الكمومية (QCD)، إلا أن QCD غير اضطرابي في نطاق الطاقة المنخفضة ذي الصلة بالفيزياء النووية. هذا يجعل استخدام QCD مباشرةً لوصف التفاعلات بين النيوكليونات صعبًا للغاية (انظر QCD الشبكي )، ولذا يجب استخدام نموذج بديل. تعتمد أكثر النماذج تطورًا المتاحة على نظرية المجال الفعال الكيرالية . تشمل هذه النظرية جميع التفاعلات المتوافقة مع تناظرات QCD، مرتبةً حسب حجم مساهماتها. درجات الحرية في هذه النظرية هي النيوكليونات والبيونات ، على عكس الكواركات والغلوونات كما في QCD. تحتوي النظرية الفعالة على معلمات تُسمى ثوابت الطاقة المنخفضة، والتي يمكن تحديدها من بيانات التشتت. [ 1 ] [ 2 ]

تشير نظرية المجال الفعال الكيرالي إلى وجود قوى متعددة الأجسام ، وأبرزها تفاعل النيوكليونات الثلاثة المعروف بأنه عنصر أساسي في مسألة الأجسام المتعددة النووية. [ 1 ] [ 2 ]

بعد الوصول إلى هاميلتونيح{\displaystyle H}(استنادًا إلى نظرية المجال الفعال الكيرالية أو نماذج أخرى) يجب حل معادلة شرودنغر ح|Ψ⟩=هـ|Ψ⟩،{\displaystyle H\vert {\Psi }\rangle =E\vert {\Psi }\rangle ,} أين|Ψ⟩{\displaystyle \vert {\Psi }\rangle }هي دالة الموجة متعددة الأجسام للنيوكليونات A في النواة. وقد طُوِّرت طرق حسابية أولية متنوعة لإيجاد حلول عددية لهذه المعادلة:

للمزيد من القراءة

مراجع

  1. 1 2 3 نافراتيل، ب.؛ كواجليوني، س.؛ هوبين، ج.؛ روميرو-ريدوندو، س.؛ كالسي، أ. (2016). "مناهج موحدة من المبادئ الأولى لبنية النواة وتفاعلاتها". فيزيكا سكريبت . 91 (5) 053002. arXiv : 1601.03765 . Bibcode : 2016PhyS...91e3002N . doi : 10.1088/0031-8949/91/5/053002 . S2CID 119280384 . 
  2. 1 2 ماخلايدت، ر.؛ إنتيم، د. ر. (2011). "نظرية المجال الفعال الكيرالي والقوى النووية". تقارير الفيزياء . 503 (1): 1-75 . arXiv : 1105.2919 . Bibcode : 2011PhR...503....1M . doi : 10.1016/j.physrep.2011.02.001 . S2CID 118434586 . 
  3. ↑ بايبر، إس سي؛ ويرينغا، آر بي (2001). "حسابات مونت كارلو الكمومية للنوى الخفيفة" . المراجعة السنوية للعلوم النووية والجسيمية . 51 : 53-90 . arXiv : nucl-th/0103005 . Bibcode : 2001ARNPS..51...53P . doi : 10.1146/annurev.nucl.51.101701.132506 . S2CID 18124819 . 
  4. ↑ باريت، بي آر؛ نافراتيل، بي؛ فاري، جيه بي (2013). "نموذج الغلاف النووي بدون غلاف نووي من المبادئ الأولى" . التقدم في فيزياء الجسيمات والفيزياء النووية . 69 : 131-181 . Bibcode : 2013PrPNP..69..131B . doi : 10.1016/j.ppnp.2012.10.003 .
  5. ↑ هاجن، ج.؛ بابنبروك، ت.؛ هيورث-جنسن، م.؛ دين، د. ج. (2014). "حسابات التجميع المقترن لنوى الذرات". تقارير عن التقدم في الفيزياء . 77 (9) 096302. arXiv : 1312.7872 . Bibcode : 2014RPPh...77i6302H . doi : 10.1088/0034-4885 / 77/9/096302 . PMID 25222372. S2CID 10626343 .  
  6. ↑ سيبولوني، أ.؛ باربييري، س.؛ نافراتيل، ب. (2013). "سلاسل نظائرية حول الأكسجين ناتجة عن تفاعلات نوكليونية ثنائية وثلاثية متطورة ذات خصائص كيرالية". رسائل المراجعة الفيزيائية . 111 (6) 062501. arXiv : 1303.4900 . Bibcode : 2013PhRvL.111f2501C . doi : 10.1103/PhysRevLett.111.062501 . PMID 23971568. S2CID 2198329 .  
  7. ↑ هيرجرت، هـ.؛ بيندر، س.؛ كالسي، أ.؛ لانغهامر، ج.؛ روث، ر. (2013). "حسابات ab initio لنظائر الأكسجين الزوجية ذات التفاعلات الكيرالية ثنائية وثلاثية النيوكليونات". رسائل المراجعة الفيزيائية . 110 (24) 242501. arXiv : 1302.7294 . Bibcode : 2013PhRvL.110x2501H . doi : 10.1103/PhysRevLett.110.242501 . PMID 25165916. S2CID 5501714 .