荷電粒子の解明が星の元素生成のシミュレーションに役立つ(Understanding Charged Particles Helps Physicists Simulate Element Creation in Stars)

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2023-11-27 ノースカロライナ州立大学(NCState)

◆ノースカロライナ州立大学とミシガン州立大学の研究により、星内での元素形成に重要な低エネルギー核反応のモデリングに新たな手法が提案された。
◆従来の数値シミュレーションでは帯電クラスターによる低エネルギー反応の予測が難しかったが、新研究では裏算を用いて反応の最終産物である複合核の構造から特性やエネルギーを抽出する手法が提案され、その妥当性が確認された。これにより、星内での元素合成における重要なプロセスの理解が進む可能性がある。

<関連情報>

周期箱における荷電粒子の結合状態 Charged-Particle Bound States in Periodic Boxes

Hang Yu, Sebastian König, and Dean Lee
Physical Review Letters  Published: 21 November 2023
DOI:https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.212502

Figure 1

ABSTRACT

We consider the binding energy of a two-body system with a repulsive Coulomb interaction in a finite periodic volume. We define the finite-volume Coulomb potential as the usual Coulomb potential, except that the distance is defined as the shortest separation between the two bodies in the periodic volume. We investigate this problem in one and three-dimensional periodic boxes and derive the asymptotic behavior of the volume dependence for bound states with zero angular momentum in terms of Whittaker functions. We benchmark our results against numerical calculations and show how the method can be used to extract asymptotic normalization coefficients for charged-particle bound states. The results we derive here have immediate applications for calculations of atomic nuclei in finite periodic volumes for the case where the leading finite-volume correction is associated with two charged clusters.

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