Kärnoptik

Kärnoptik, eller nuclear optics, är en gren av kärnfysik som studerar hur kärnor påverkar och påverkas av hastiga partiklar, särskilt protoner och neutroner, vid spridning och kärnreaktioner. Den använder ofta en optikliknande bild där kärnan fungerar som ett medium med komplex refraktivitet, och där olika spridningskanaler kopplas till olika bidrag i interaktionen.

Den centrala ramen är den optiska modellen. Interaktionen mellan en incidentnukleon och kärnan beskrivs vanligtvis med en komplex potential U(r) = V(r) + iW(r). Den verkliga delen V beskriver elastisk spridning och den imaginära delen W beskriver absorption av flux i inelastiska kanaler. Potentialerna har ofta Woods–Saxon-form och kan inkludera en spin–orbit-term. Parametrarna i potentialen bestäms huvudsakligen från spridningsdata över olika energier.

Matematiskt behandlas problemet vanligtvis genom lösning av Schrödinger-ekvationen (eller Dirac-ekvationen i relativistiska tillämpningar). Lösningarna ger fasförskjutningar och spridningsamplituder som används för att beräkna elastiska tvärsnitt och i vissa fall inelastiska tvärsnitt. Metoder som partialvågsuppdelning och analys av fasförskjutningar står centralt.

Historia: Idén utvecklades under mitten av 1900-talet som en analogi till ljusets optik. Över tid har potentierna blivit mer sofistikerade, med Woods-Saxon-former, spin–orbit-interaktion och energispecifika parametriseringar. Relativistiska varianter (Dirac-phenomenology) och dispersiva optikmodeller har utvidgat ramen.

Användningar: Kärnoptik används för att tolka nucleon–kärns spridningsdata, avgöra kärnstrukturer och relevanta reaktionskanaler, samt som grundläggande verktyg inom reaktorfysik och kärndatautvärdering.

Begränsningar: Modellen är ett praktiskt redskap som bygger på parametrisering och förenklingar. Den fångar inte fullt nonlokalitet och alla inelastiska processer vid alla energier, vilket kräver vidareutvecklingar i dispersiva och mikroskopiska modeller.