La Ciencia
La fusión de dos núcleos es un proceso complejo influenciado por muchos factores. Estos factores incluyen no solo la energía relativa y el momento angular de los dos núcleos, sino también cómo sus estructuras evolucionan a medida que chocan. El resultado de las colisiones se ve afectado dramáticamente por la naturaleza cuántica de los núcleos. La mejor manera de manejar las complejidades subyacentes es simular directamente cómo evolucionan los núcleos a medida que chocan, aunque esto constituye un esfuerzo computacional masivo. En este estudio, los investigadores realizaron la computación más completa hasta la fecha de los procesos de reacción de fusión. El estudio utilizó instalaciones de supercomputación para realizar miles de simulaciones dependientes del tiempo.
El Impacto
La fusión nuclear, el proceso de fusionar dos núcleos en uno, es importante para la ciencia básica y como una posible fuente de energía sin carbono libre de carbono. En este estudio, los investigadores lograron una descripción mejorada de la fusión al simular directamente el proceso de reacción. Las diferencias restantes entre los resultados de la simulación y las probabilidades de fusión medidas en los experimentos apuntan a fenómenos que no están explicados por las teorías actuales. Los científicos esperan que estos fenómenos sean más frecuentes para las reacciones de isótopos raros de corta vida en las instalaciones de haces radiactivos de próxima generación.
Resumen
Este estudio midió la probabilidad de fusionar isótopos de oxígeno con núcleos de carbono en función de la energía. La investigación encontró un notable comportamiento oscilatorio no suave en los datos experimentales de alta resolución para la dependencia de la probabilidad de fusión en la energía de colisión del sistema oxígeno-carbono. Al combinar métodos teóricos avanzados, computación de alto rendimiento y mediciones experimentales de alta resolución, el estudio ofrece la imagen más clara hasta la fecha de la colisión de núcleos complejos.
El modelo mejorado de colisiones nucleares muestra una gran promesa para describir las complejidades en juego en la fusión nuclear. Examinar las diferencias actuales entre el experimento y la teoría proporcionará información sobre factores actualmente inexplorados que afectan el proceso de fusión. Estos factores inexplorados serán más apremiantes a medida que las reacciones de isótopos isótopos cada vez más raros de corta vida se conviertan en un área de investigación más importante en instalaciones como el Facility for Rare Isotope Beams, una instalación de usuario del Departamento de Energía en la Universidad Estatal de Michigan.
Financiamiento
Este material se basa en trabajos apoyados por la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía, Oficina de Física Nuclear y por el programa de Alianzas Académicas de Ciencia de la Administración Nacional de Seguridad Nuclear.
