Евро-Азиатский институт образовательных технологий Eurasian Institute of educational technologies
Sunday, 2020-01-19, 1:21 AM
Site menu
Section categories
Археология- Аrcheology
Ботаника- Вotany
География- Geography
Зоология- Zoology
История- Нistory
История науки- Нistory of science
Медицина- Мedicine
Образование- Education
Общая биология- General biology
Общество- Society
Палеонтология- Рaleontology
Право- Jurisprudence
Психология- Рsychology
Технологии- Technology
Физика- Physics
Химия- Сhemistry
Экология- Еcology
Экономика- Еconomy
Our poll
Оцените наш сайт/ Please rate our website
Total of answers: 1363
Statistics

Total online: 1
Guests: 1
Users: 0

9:25 AM
Найден путь к точным расчетам строения атомных ядер / It has been opened the way to accurate calculations of the structure of atomic nuclei

Схема атома бора (Boron atom scheme)
© Ellen Weiss/Argonne National Laboratory

В исследовании, которое объединяет экспериментальную работу и теоретические расчеты, которые стали возможными благодаря суперкомпьютерам, ученые определили ядерную геометрию двух изотопов бора. Результат может помочь открыть путь к точным расчетам структуры других ядер, которые ученые могли бы экспериментально подтвердить.

Исследователи из Аргоннской национальной лаборатории в сотрудничестве с учеными из Германии и Польши определили разницу в величине, известной как радиус заряда ядра между бором-10 и бором-11. Радиус заряда ядра указывает на размер атомного ядра, которое часто имеет относительно нечеткие края.

Радиусы ядерных зарядов трудно вычислить с высокой точностью для атомов, гораздо больших, чем бор, из-за огромного количества нейтронов и протонов, свойства и взаимодействия которых должны быть получены из квантовой механики.

Ядерная теория строится на основе квантовой хромодинамики (КХД), набора физических правил, применимых к кваркам и глюонам, составляющим протоны и нейтроны внутри ядра. Но попытка решить ядерную динамику с использованием одной КХД была бы почти невозможной задачей из-за ее сложности, и исследователи должны полагаться, по крайней мере, на некоторые упрощающие предположения.

Поскольку бор относительно легкий — всего пять протонов и несколько нейтронов — команда смогла успешно смоделировать два изотопа бора на суперкомпьютере Mira и изучить их экспериментально с помощью лазерной спектроскопии.

«Это одно из самых сложных атомных ядер, для которого можно получить точные измерения экспериментально и теоретически», — сказал физик-ядерщик Питер Мюллер.

Рассмотрение того, как ядерные конфигурации бора-11 (11B) и бора-10 (10B) различались, включало в себя определение в необычайно малых масштабах длины: меньше, чем фемтометр — одна квадриллионная часть метра. Исследователи определили, что 11 нуклонов в боре-11 на самом деле занимают меньший объем, чем 10 нуклонов в боре-10.

Чтобы экспериментально взглянуть на изотопы бора, ученые из Дармштадтского университета провели лазерную спектроскопию на образцах изотопов, которые флуоресцируют на разных частотах. В то время как большая часть различий в картинах флуоресценции вызвана разницей в массе между изотопами, в измерении есть компонент, который отражает размер ядра.

Чтобы отделить эти компоненты, сотрудники Варшавского университета и Университета Адама Мицкевича в Познани выполнили самые современные расчеты атомной теории, которые точно описывают сложный «танец» пяти электронов вокруг ядра в атоме бора.

Хорошее согласие между экспериментом и теорией в отношении размеров ядра позволяет исследователям с большей достоверностью определять и другие свойства изотопа, такие как скорость его бета-распада. «Способность проводить расчеты и проводить эксперименты неразрывно связаны между собой, чтобы подтвердить и закрепить наши выводы», — говорят ученые.

Следующий этап исследования, вероятно, будет включать изучение бора-8, который нестабилен и имеет период полураспада около секунды. По словам ученых, поскольку в ядре меньше нейтронов, оно гораздо менее тесно связано, чем его стабильные соседи, и, как полагают, имеет расширенный радиус заряда.

«Существует такой прогноз, но только эксперимент покажет нам, насколько хорошо он фактически моделирует эту слабо связанную систему», — поясняют физики.


Bernhard Maaß et al, Nuclear Charge Radii of B10,11, Physical Review Letters(2019). DOI: 10.1103/PhysRevLett.122.182501

https://ab-news.ru

In a study that combines experimental work and theoretical calculations made possible by supercomputers, scientists determined the nuclear geometry of two boron isotopes. The result could help pave the way for accurate calculations of the structure of other nuclei, which scientists could experimentally confirm.

Researchers at the Argonne national laboratory, in collaboration with scientists from Germany and Poland, have determined the difference in magnitude known as the radius of the nucleus charge between boron-10 and boron-11. The radius of charge of the nucleus indicates the size of the atomic nucleus, which often has relatively fuzzy edges.

The radii of nuclear charges are difficult to calculate with high accuracy for atoms much larger than boron, due to the large number of neutrons and protons whose properties and interactions must be obtained from quantum mechanics.

The nuclear theory is based on quantum chromodynamics (QCD), a set of physical rules applicable to quarks and gluons that make up protons and neutrons inside the nucleus. But trying to solve nuclear dynamics using a single QCD would be an almost impossible task because of its complexity, and researchers should rely on at least some simplifying assumptions.

Since boron is relatively light — only five protons and a few neutrons — the team was able to successfully simulate two boron isotopes on the Mira supercomputer and study them experimentally using laser spectroscopy.

"This is one of the most complex atomic nuclei for which it is possible to obtain accurate measurements experimentally and theoretically," said nuclear physicist Peter Muller.

Consideration of how the nuclear configurations of boron-11 (11B) and boron-10 (10B) differed included a definition on unusually small length scales: less than a femtometer — one quadrillion part of a meter. The researchers found that 11 nucleons in boron-11 actually occupy a smaller volume than 10 nucleons in boron-10.

To experimentally look at the isotopes of boron, scientists from the University of Darmstadt conducted laser spectroscopy on isotope samples that fluoresce at different frequencies. While most of the difference in fluorescence patterns is caused by the difference in mass between isotopes, there is a component in the measurement that reflects the size of the nucleus.

To separate these components, the staff of the University of Warsaw and Adam Mickiewicz University in Poznan has completed the most modern calculations atomic theory, which accurately describe the complex "dance" of the five electrons around the nucleus in an atom of boron.

A good agreement between the experiment and the theory regarding the size of the nucleus allows researchers to determine more reliably other properties of the isotope, such as the rate of its beta decay. "The ability to make calculations and conduct experiments are inextricably linked to confirm and consolidate our findings," scientists say.

The next phase of the study is likely to involve the study of boron-8, which is unstable and has a half-life of about a second. According to scientists, since the nucleus has fewer neutrons, it is much less closely related than its stable neighbors, and is believed to have an extended charge radius.

"There is such a prediction, but only the experiment will show us how well it actually models this loosely coupled system," physicists explain.

Category: Физика- Physics | Added by: zvonimirveres
Log In
Search
Calendar
«  June 2019  »
SuMoTuWeThFrSa
      1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
30
Организации / Оrganizations
Полезные ссылки / Useful links