Struktur exotischer Kerne
Obwohl es wohlbekannt ist, dass fast die Hälfte der schweren Elemente durch den Prozess des schnellen Neutroneneinfangs (r-Prozess) erzeugt wurden, geht die Suche nach dem tatsächlichen astrophysikalischem Ort weiter [1]. Modelle des r-Prozesses benötigen Informationen aus der Kernphysik für eine große Anzahl von Kernen, die einen extremen Neutronenüberschuss haben und sich bis an den Rand der Nuklidkarte erstrecken. Solche Kerne liegen weite außerhalb der Reichweite von experimentellen Anlage in der überschaubaren Zukunft. Daher stützen sich Simulationen des r-Prozesses auf theoretische Vorhersagen für verschiedene Kerneigenschaften. Kernmasse sind besonders wichtig, da sie die Schwellen von allen Kernreaktionen. Diese umfassen Neutroneinfang, beta-Zerfall und Kernspaltung. Sie bestimmen den Pfad des r-Prozesses und schließlich die Form der r-Prozess-Häufigkeiten [2].
Eine der erfolgreichsten globalen Kernphysikbeschreibungen ist das selbstkonsistente Mittelfeldmodell (self-consistent mean-field, SCMF), das auf dem Hartree-Fock-Bogolyubov (HFB) Variationsverfahren mit Energiedichtefunktionalen (EDF) beruht. Ziel des SCMF-Modells ist es, das schwierige Problem eines stark wechselwirkenden Systems von Protonen und Neutronen auf ein viel weniger komplexes Bild aus nicht-wechselwirkenden Teilchen zu transformieren, die sich in einem selbst-konsistenten Einteilchenpotenzial bewegen. Es wird erwartet, dass solch ein Modell in Extrapolationen zu unbekannten Kernen zuverlässige Ergebnisse liefert.
In our group we study the properties of exotic nuclei using the EDF theory as a nuclear structure model, and nowadays we are focused in the following topics:
- Enhance the accuracy in theoretical calculations of nuclear masses across the whole isotopic chart by tackling and resolving some of the remaining main issues with the currently employed SCMF models. These include the treatment of odd and odd-odd nuclei at the same self-consistent level as even-even nuclei [5] and the inclusion of beyond mean field effects [6].
- Improve the theoretical description of the fission process within the EDF theory. In the fission decay the parental nucleus splits in two or more fragments of similar mass. This process is driven by a delicate balance between the repulsive Coulomb force of protons and the strong force binding nucleons together. Moreover, quantum mechanical effects such as shell effects and levels densities strongly influence the fission properties of the nucleus. Our goal is to provide a reliable description of this phenomena using the EDF theory [7, 8] and to provide a systematic data set of the fission properties (e.g. fission barriers, fragments distributions, rates, …) that are relevant in astrophysical calculations.
- Provide global calculations of beta-decay rates for r-process nuclei that consistently consider both Gamow-Teller and forbidden transitions [9].
The final aim of these studies is to provide a more robust description of the major nuclear properties entering as an input in heavy nuclei nucleosynthesis calculations. In order to reach such a goal, our group is constantly involved in improving the understanding of the properties of exotic nuclei.
Referenzen
- [1] Thielemann F-K, et al., Prog. Part. Nucl. Phys. 66, 346 (2011).
- [2] Goriely S and Martinez-Pinedo G, Nucl. Phys. A1, 1 (2015).
- [3] Bender M, Heenen P-H, Reinhard P-G, Rev. Mod. Phys. 75, 121 (2003).
- [4] Arzhanov A, Rodriguez TR, Martinez-Pinedo G, in preparation (2016).
- [5] Robledo LM, Bernard R, and Bertsch GF, Phys. Rev. C86, 064313 (2012).
- [6] Rodriguez TR, Arzhanov A, Martinez-Pinedo G, Phys. Rev. C91, 044315 (2015).
- [7] Giuliani SA, Robledo LM and Rodríguez-Guzmán R., Phys. Rev. C90, 054311 (2014).
- [8] Giuliani SA and Robledo LM, Phys. Rev. C88, 54325 (2013).
- [9] T. Marketin, L. Huther, and G. Martínez-Pinedo, Phys. Rev. C93, 025805 (2016).
