Tvånukleonpotentialen

Tvånukleonpotentialen är den interaktionspotential som beskriver kraften mellan två nukleoner, vanligtvis protoner och neutroner, i icke-relativistisk kvantmekanik. Den utgör en central ingång i kärnfysik för att förklara hur kärnor binds och hur NN-interaktioner uppträder i scatterings- och bound-state-problemet. Utvecklingen har gått från pionutbytesmodeller till moderna realistiska och systematiskt avvägda potentialer.

Historiskt byggde man på mesonutbyte, där pionens växelverkan ger en långräckviddig attraktion. Idag används två huvudtyper av NN-potentialer: realistiska potentials som exakt reproducerar elastiska NN-data, exempelvis Argonne v18, CD-Bonn och Nijmegen-familjen; och potentialer härrörda ur chiral effektiv fältteori (EFT) med uppsättning fel och regulatorer.

Potentialsstrukturen är inte bara funktion av avståndet mellan nukleonerna utan involverar även spin och isospin. Den består vanligtvis av en central del, en tensor-del som blandar olika orbitala vågfunktioner, samt en spin-orbit-del. Isospinberoende faktorer ger skillnader mellan pp-, nn- och np-interaktioner; vissa modeller inkluderar även små laddningssymmetri-brytningar.

Genom att lösa två-nukleon Schrödinger-ekvationer med dessa potentialer erhålls elastiska fasförskjutningar och bindande tillstånd. Deuteronet (np, J^P=1+, I=0) är det mest kända exemplet och illustrerar betydelsen av tensorkraften och D-vågsandelen.

Inom ab initio-metoder används tvånukleonpotentialen som indata, exempelvis i no-core shell model och quantum Monte Carlo. Tillsammans med tre-nukleon-krafter beskriver den även många kärnors egenskaper; forskningen fortsätter inom chiral EFT med systematisering av osäkerheter och jämförelser av olika potensmodeller.