Нови аспекти при теоретично описание на свойства на ядрената структура и разсейване на нуклони и лептони от атомни ядра

Научен колектив

Ръководител: проф. д-р Митко Константинов Гайдаров
Членове:

1. доц. дфн Мартин Василев Иванов
2. доц. д-р Димитър Николов Кадрев
3. проф. дфн Антон Николаев Антонов
4. гл. ас. д-р Корнелия Спасова Йорданова
5. физик Юлия Данчева Мутафчиева
6. докторант Йордан Иванов Кацаров
7. студент Бояна Генчова Георгиева

Резюме

  Основните предизвикателства пред изследванията на динамиката на ядрената структура и реакции през следващото десетилетие включват отговори на различни актуални и все още нерешени въпроси, свързани с границите на стабилност на същесвуващите ядра на ядрената карта, ролята на нуклон-нуклонните корелации, формата на ядрата, механизмите на ядрените процеси, уравнението на състоянието и неговата чувствителност към структурни наблюдаеми величини каквито са резонансите и др. Една част от тези въпроси представляват обект на изследвания в настоящия проект. Те ще бъдат обсъждани и анализирани в тясна връзка с резултатите от съвремнни експерименти като от друга страна теоретично получените резултати могат да послужат за предсказания за бъдещи експерименти.

  Ролята на асиметричната несвиваемост като параметър на уравнението на състоянието се изучава най-добре чрез анализ на гигантския монополен и диполен резонанси в атомните ядра. Такъв анализ ще намери място в настоящия проект, в който ще бъдат използвани реалистични функционали на плътността за ядрена материя. Освен правилното възпроизвеждане на енергиите на възбуждане на резонансите, се цели получаването на коректна оценка за несвиваемостта, изменяща се в по-тесни граници.

  В предложения проект се планира изучаването на ядрената структура на свръхтежки ядра (свойства на основно състояние, енергия на симетрия, формиране на неутронна „кожа”) използвайки релативистичен енергетичен функционал на плътността за ядрена материя, с помощта на който ще се направи преход към крайни ядра.

  Планирани са изследвания на характеристики на основно състояние на лантаниди в метода на Хартри-Фок-Боголюбов с използване на сили на Скирм и Гони. В частност, получените разпределения на плътността на протоните и неутроните в тези ядра ще бъдат използвани за пресмятане на оптични потенциали на взаимодействия при описание на реакции на еластично разсейване на неутрони. Ще бъде предложен аналитичен израз на зависимоста на диференциалното сечение на разсейване като функция на масовото число на ядрото-мишена и енергията на падащите неутрони. Част от проекта е създаването на модел на основата на изкуствен интелект за предсказване на разпределенията по маси на фрагментите на делене в реакции, предизвикани от неутрони.

  Съществена цел на проекта е интерпретация на новите данни от експериментите по разсейване на (анти)неутрино с промяна на заряда и чрез неутрални токове от атомни ядра: T2K, MicroBooNE, SciBooNE, MINERνA, ArgoNeuT и др. Посредством използване на съвременни ядрени модели на основата на връзката между спектралната и скейлинговата функции с отчитане на взаимодействието в крайно състояние, ще бъдат анализирани наличните експериментални данни, както и приноса на обменните мезонни токове в контекста на различните експериментални условия.

Очаквани резултати

• • Получаване на нова информация за асиметричната несвиваемост в крайни ядра и ядрена материя чрез провеждане на микроскопичен анализ на гигантски монополен и диполен резонанси в атомни ядра с използване на реалистични енергетични функционали на плътността за ядрена материя.


• • Микроскопични пресмятания на енергията на възбуждане на гигантски диполен резонанс в широк спектър от атомни ядра с използване на енергетичния функционал на плътността Barcelona-Catania-Paris-Madrid (BCPM) за ядрена материя.


• • Получаване на нова информация за структурни свойства на ядра от групата на лантанидите посредством пресмятания на разпределения на плътността на нуклоните (зарядови, протонни, неутронни) в метода на Хартри-Фок-Боголюбов с използване на сили на Скирм и Гони.


• • Провеждане на анализ на реакции на еластично неутронно разсейване на изотопи на лантаниди в рамките на оптичния микроскопичен модел и получаване на аналитична зависимост на сечението на разсейване от атомния номер и енергията на падащите неутрони.


• • Разработване на нов алтернативен метод за определяне на масови разпределения на фрагменти в процеси на ядрено делене на основата на използване на изкуствен интелект.


• • Изследване на корелацията на дебелината на неутронната „кожа” с основните параметри на уравнението на състоянието в свръхтежки ядра с изполване на релативистичен енергетичен функционал на плътността.


• • Определяне на дебелината на неутронната „кожа” на двойно-магичнитe ядра ⁵⁶Ni и ¹³²Sn в релативистичен метод на средното поле и сравнение на получените стойности и сравнение на радиуса на материята в ядрото ⁵⁶Ni с измерената неотдавна в GSI експериментална стойност.


• • Предсказания и тест на МКФЯП и МКФЯПM* във връзка с новите данни от експериментите по разсейване на (анти)неутрино с и без промяна на заряда от ядра (¹²C, ¹⁶O и ⁴⁰Ar): MicroBooNE, SciBooNE, T2K, ArgoNeuT и др.


• • Конструиране на спектралната функция за ядрото ⁴⁰Ar (основен елемент в детекторите на новите ускорителни експерименти по неутринно разсейване), която ще се използва за пресмятане на сеченията по неутринно разсейване.