kärnnukleoninteraktioner

Kärnnukleoninteraktioner avser de krafter som verkar mellan nukleoner, det vill säga protoner och neutroner, i atomkärnor. De ligger till grund för kärnans bindning, dess spektra och hur kärnreaktioner förlöper. Den starka kärnkraften verkar över mycket korta avstånd, medan längre räckvidder ofta modelleras genom mesonutbyte, särskilt av pions.

Historiskt byggdes NN-interaktionerna upp genom att anpassa potenitalmodeller till omfattande NN-scattningsdata. Traditionella två-nukleon-potentialer såsom Argonne V18, CD-Bonn och Nijmegen beskriver fasförskjutningar och deuteronens egenskaper bra. En viktig teoretisk ram är chiral effective field theory (ChEFT), som härleder krafter i en systematisk expansion och ger inbyggda tre-nukleonkrafter (3N).

Moderna arbeten inkluderar även tre-nukleonkrafter som är nödvändiga för att reproducera bindingar i lättare kärnor och viktiga egenskaper hos nuclear matter. ChEFT ger en hierarki av krafter och robusta osäkerhetsuppskattningar. Lattice QCD bidrar alltmer till först-princip- information om NN-interaktioner, även om omfattande tillämpningar fortfarande fokuserar på lättare system.

Användningsområden inkluderar ab initio-nuklearfysik, där metoder som no-core shell model, coupled cluster och quantum Monte Carlo utnyttjar NN- och 3N-krafter för att beräkna kärnornas struktur och spektra. Interaktionerna är också avgörande för kärnreaktioner och i astrofysiken, till exempel i stjärnornas nucleosyntes och i neutronstjärnors ekvationer.