研究人员直接模拟氧和碳原子核的聚变
两个原子核的融合是一个受多种因素影响的复杂过程。这些因素不仅包括两个原子核的相对能量和角动量，还包括它们碰撞时的结构如何演变。碰撞的结果受到原子核量子性质的极大影响。处理潜在复杂性的最佳方法是直接模拟原子核在碰撞时如何演变，尽管这需要大量的计算工作。在一项新研究中，研究人员对聚变反应过程进行了迄今为止最全面的计算。该研究利用超级计算设施进行了数千次时间相关模拟。
该项研究成果发表在《物理评论C》杂志上。
核聚变是将两个原子核合并为一个原子核的过程，对基础科学和潜在的无碳能源都很重要。在这项研究中，研究人员通过直接模拟反应过程实现了对聚变的更好描述。模拟结果与实验测量的聚变概率之间的其余差异指向了当前理论无法解释的现象。科学家预计，这些现象将在下一代放射性束设施中短寿命稀有同位素的反应中更加普遍。
本研究测量了氧同位素与碳原子核融合的概率与能量的关系。研究发现，高分辨率实验数据中，融合概率与氧-碳系统碰撞能量的依赖关系表现出显著的非平滑振荡行为。通过结合先进的理论方法、高性能计算和高分辨率实验测量，这项研究提供了迄今为止最清晰的复杂原子核碰撞图像。
改进的核碰撞模型在描述核聚变的复杂性方面显示出巨大的潜力。研究实验与理论之间的差异将有助于了解目前尚未探索的影响聚变过程的因素。随着越来越短寿命的稀有同位素反应成为密歇根州立大学能源部用户设施稀有同位素束设施等设施中更重要的研究领域，这些尚未探索的因素将变得更加紧迫。
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