Lời giải cho cấu trúc hạt nhân của hạt nhân nhẹ
Trong hạt nhân, tất cả các lực cơ bản của tự nhiên đều có vai trò quan trọng. Vùng đậm đặc tại trung tâm của một nguyên tử - nơi có thể tìm thấy các proton và các neutron – là điểm mà các nhà khoa học có thể kiểm chứng hiểu biết của mình về những tương tác cơ bản của các khối cấu trúc nhỏ nhất của vật chất trong vũ trụ.
Saori Pastore, một trợ lý giáo sư vật lý ở Khoa học và nghệ thuật trường đại học Washington tại St. Louis, đã giải thích điều gì diễn ra trong hạt nhân khi chúng bị phân rã, tán xạ lẫn nhau chúng hoặc tiếp xúc với các hạt hạ nguyên tử.
Công trình mới của chị, “Weak Transitions in Light Nuclei” trên tạp chí Frontiers in Physics, đem lại những tính toán mô tả những cấu trúc và tương tác hạt nhân ngày một chính xác.
Nghiên cứu lý thuyết hạt nhân của Pastore bổ sung một cách trực tiếp vào công việc thực nghiệm sẽ được thực hiện tại Cơ sở Thiết bị chùm tia đồng vị hiếm (FRIB) trị giá 760 triệu USD mà Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) đang xây dựng tại trường đại học bang Michigan (MSU). Các nhà vật lý trường đại học Washington đã hợp tác với các nhà nghiên cứu tại MSU, một trung tâm khoa học hạt nhân Midwestern trong nhiều thập kỷ.
Pastore là nhà nghiên cứu chính của dự án do Phòng khoa học DOE tài trợ “Các tính toán tương tác hạt nhân lượng tử Monte Carlo”.
“Tại trường đại học Washington, chúng tôi thực hiện các tính toán vi mô về cấu trúc và tương tác hạt nhân bằng việc sử dụng những phương pháp lý thuyết và tính toán”, Pastore nói. “Điều này cho phép chúng tôi giữ được đầy đủ phức hợp các tương quan và động lực hạt nhân, vốn đóng vai trò cốt lõi trong việc giải thích các đặc tính hạt nhân. Chúng tôi cung cấp cho cộng đồng nghiên cứu một ước tính chính xác về các hiệu ứng hạt nhân” effects”.
Với tài trợ mới của DOE, Pastore đang tập trung vào tính toán các tỉ lệ phân rã beta trên hạt nhân nhẹ. Một công bố mới đây trên tạp chí Physical Review C, do Garrett King, một sinh viên vật lý tại trường đại học Washington là tác giả chính, đã nêu cách tiếp cận này.
“Trong phân rã beta, một neutron bên trong hạt nhân phân rã thành một proton trong khi phát ra một electron và một phản neutrino”, Pastore nói. “Bằng thực nghiệm, chúng tôi có thể nhận biết được các tỉ lệ này với độ chính xác cao và sử dụng chúng để kiểm tra độ hợp lệ của các mô hinh vi mô của mình”.
“Chúng tôi sẽ sử dụng tài trợ này để tiếp tục thực hiện chương trình tính toán các tương tác của neutrino với hạt nhân – cụ thể, các quá trình hiếm dữ liệu thực nghiệm hoặc rất khó để thu được hoặc còn chưa được biết rõ”, chị giải thích.
Pastore hợp tác chặt chẽ với đồng nghiệp là Maria Piarulli, một trợ lý giáo sư vật lý và thành viên của nhóm Monte Carlo lượng tử của trường để thúc đẩy nghiên cứu của trường với các nhà nghiên cứu sẽ làm việc tại FRIB. Chị là thành viên của nhóm nghiên cứu Vật lý hạt, vật lý hạt nhân, vũ trụ và Hấp dẫn của Trung tâm Khoa học không gian McDonnell.
Là người sinh ra tại Salento, Italy, Pastore có nhiều mối quan hệ trong và ngoài quốc gia này, thường xuyên tới dự các hội thảo quốc tế. Hiện tại, vì ảnh hưởng của đại dịch COVID-19, rất nhiều công việc đòi hỏi phải thực hiện qua mạng.
“Thật dễ dàng để các nhà lý thuyết chuyển mọi thứ sang làm việc qua mạng”, Pastore nói. “Cũng có một chút mệt mỏi nhưng không thể không vượt qua được. Tôi cảm thấy thật may mắn vì tôi có thể tiếp tục làm việc và thấy các đồng nghiệp của tôi. Tôi nghĩ những gì còn thiếu thực sự là một dạng chất lượng nào đó với các đồng nghiệp của tôi, ý tôi ở đây là một cuộc trò chuyện thật mật bên cốc cà phê”, chị nói. “Tôi đoán, đó là điều mà tất cả bọn tôi đã cùng để lỡ”.
Thanh Phương dịch
Nguồn: https://phys.org/news/2020-11-nuclear-nuclei.html
