Список литературы

2518-1092

Научный результат. Информационные технологии

2518-1092

10.18413/2518-1092-2023-8-4-0-2

3298

ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ И ТЕХНОЛОГИИ

<strong>КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СТРУКТУРЫ МАТЕРИАЛЬНЫХ ОБЪЕКТОВ. ЧАСТЬ III. КЛАСТЕРИЗАЦИЯ НУКЛОННЫХ СИСТЕМ</strong>

<strong>COMPUTER MODELLING OF MATERIAL OBJECTS’ STRUCTURE. PART III. CLUSTERING OF NUCLEON SYSTEMS</strong>

Бондарев

Владимир Георгиевич

Bondarev

Vladimir Georgiyevich

Мигаль

Лариса Владимировна

Migal

Larisa Vladimirovna

Migal@bsu.edu.ru

2023

8400

На основе кластерного подхода проведено исследование структуры легких атомных ядер, таких как нуклиды водорода, гелия и лития. Атомные ядра формируются как системы, состоящие из свободных и связанных лавтонов, а также нейтронных электронов и электрон-позитронных пар. В работе основное внимание уделено массе атомного ядра и его энергии связи как основным базовым характеристикам. Рассмотрены механизмы связывания нуклонов в кластеры, определены основные закономерности изменения энергии связи в зависимости от структуры ядра. В рамках данного исследования проведена визуализация атомных ядер, выявлена зависимость энергии связи ядра от числа лавтонов, электрон-позитронных пар и нейтронных электронов. Показана возможность формирования оболочечной структуры атомного ядра, состоящих из кластерных объединений α-частиц. Приведен алгоритм построения структуры атомного ядра. Определены условия выбора числа ядерных элементов, включенных в состав атомного ядра. В качестве дополнительных результатов получена оценка энергий связи гипотетических нуклидов водорода 8H и 9H, а также проведено построение их массовых формул. Выполнен расчет зарядовых радиусов ряда нуклидов водорода, гелия и лития. Выявлена возможность применения вместо оболочечного представления спиралевидной структуры ядер. Объяснена природа возникновения энергии связи атомного ядра. Сравнение полученных значений энергий связи и зарядовых радиусов с экспериментальными данными позволяет утверждать о адекватном подходе к формированию структуры атомного ядра.

The structure of light atomic nuclei, such as hydrogen, helium and lithium nuclides, was studied based on the cluster approach. Atomic nuclei are formed as systems consisting of free and bound lovetons, as well as neutron electrons and electron-positron pairs. The work focuses on the mass of the atomic nucleus and its binding energy as the main basic characteristics. There were determined the mechanisms considered binding nucleons into clusters, as well as the main patterns of changes in binding energy depending on the structure of the nucleus. As part of this study, atomic nuclei were visualized and the dependence of the nuclear binding energy on the number of lovetons, electron-positron pairs and neutron electrons was revealed. The possibility of forming a shell structure of an atomic nucleus consisting of cluster associations of α-particles has been shown. An algorithm for constructing the structure of the atomic nucleus is presented. The conditions for choosing the number of nuclear elements included in the atomic nucleus are determined. As additional results, an estimate of the binding energies of hypothetical hydrogen nuclides 8H and 9H was obtained, and their mass formulas were constructed. The charge radii of a number of hydrogen, helium and lithium nuclides have been calculated. The possibility of using the spiral structure of nuclei instead of the shell representation has been revealed. The nature of the occurrence of the binding energy of the atomic nucleus is explained. Comparison of the obtained values of binding energies and charge radii with experimental data allows us to assert an adequate approach to the formation of the structure of the atomic nucleus.

атомное ядрокластерная модельэнергия связивизуализацияструктуралавтоннуклоннуклиднейтронный электронэлектрон-позитронная параспаривание нуклоновзарядовый радиус

atomic nucleuscluster modelbinding energyvisualizationstructurelovetonnucleonnuclideneutron electronelectron-positron pairnucleon pairingcharge radius

Список литературы

1. Littlefield T. A. Atomic and nuclear physics. – New York: Springer US, 2014. – 487 p.

2. Kragh, H. Nuclear physics in the twentieth century: Historical and philosophical reflections. – Princeton: Princeton University Press, 2002. – 494 p.

3. Ишханов Б.С., Капитонов И.М., Юдин Н.П. Частицы и атомные ядра. – М.: Изд-во ЛКИ, 2019. – 672 с.

4. Неудачин В.Г., Смирнов Ю.Ф. Нуклонные ассоциации в легких ядрах. – М.: Наука, 1969. – 413 c.

5. Wildermuth K., Tang Y.C. A unified theory of the nucleus. – Vieweg. Braunschweig, 1977. – 389 p.

6. Hofstadter R., The structure of nuclei and nucleons // Science, 1962, Vol. 136. – PP. 1013-1022.

7. Goeppert-Mayer M., Jensen J.H.D. Elementary theory of nuclear shell structure. –New York: Wiley, 1955. – 296 с.

8. Goriely S., Tondeur F., Pearson J. M. A Hartree-Fock nuclear mass table // At. Data Nucl. Data Tables. – 2001. – Vol. 77, – No 2. – PP. 311–381.

9. Sobiczewski A., Litvinov Yu.A., Palczewski M. Detailed illustration of accuracy of presently used nuclear-mass models // Atom. Nucl. Data Tables. 2018. – V. 119. – P. 1-32.

10. Lunney D., Pearson J.M., Thibault C. Recent trends in the determination of nuclear masses // Rev. Mod. Phys. – 2003. – V. 75. – No. 3. – P. 1021-1082

11. Samyn M., Goriely S., Pearson J. Further explorations of Skyrme–Hartree–Fock–Bogoliubov mass formulas // Nucl. Phys. A. – 2003. – Vol. 725. – PP. 69–81.

12. Goriely S., Chamel N., Pearson J.M. Further explorations of Skyrme-Hartree-Fock-Bogoliubov mass formulas // Phys. Rev. C. – 2013. – Vol. 88, – No 2. – PP. 1–14.

13. Кургалин С.Д., Чувильский Ю.М. Нейтронные кластеры в ядрах // Изв. АН. Сер. физ., 2003, Т. 64, – № 5. – С. 700-703.

14. Родкин Д.М., Чувильский Ю.М. Описание кластерных явлений в спектрах легких ядер в рамках

ab initio подхода // Письма в ЖЭТФ, 2018, – Том 108(7). – С.459-465.

15. Kadmensky S.G., Kadmensky V.G. Cluster Degrees of Freedom and Nuclear Reactions and Decays // Cluster Phenomena in Atoms and Nuclei. В.: – Springer, 1992. – PP. 525-539.

16. Bettini А. lntroduction to Elementary Particle Physics. – Cambridge: University Press, 2008. – 447 p.

17. Джолос, Р.В. Модели атомного ядра. – Дубна, ОИЯИ, 2012. – 107 с. Jolos, R.V. Models of atomic nuclei. – Dubna, OIYAI, 2012. – 107 p.

18. Ишханов Б.С. Атомные ядра // Физический вестник Московского университета. – 2012, Том 67. – С. 1-24.

19. Rowe D.J., Wood J.L. Fundamentals of nuclear models: foundational models. World Scientific, Singapore, 2010. – 676 p.

20. Кислов А.Н. Атомная и ядерная физика. – Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2017. – 271 с.

21. Nemirovskii P.E. Contemporary models of the atomic nucleus. – New York: Elsevier, 2013. – 344 p.

22. Calculator and Graph Engine for Atomic Nuclei Parameters / The Centre for Photonuclear Experiments Data of the Moscow State University. Access mode:  URL: http://cdfe.sinp.msu.ru/services/calc_thr/calc_thr.html.

23. Myers W.D., Swiatecki W.J. Nuclear masses and deformations // Nucl. Phys., – 1966, – Vol. 81, – No. 1. – PP. 1-60.

24. Wigner E. On the Consequences of the Symmetry of the Nuclear Hamiltonian on the Spectroscopy of Nuclei // Phys. Rev., 1937, – Vol. 51, – No. 2. – PP. 106-119.

25. Wong S.S.M. Introductory Nuclear Physics. – WILEY-VCH Verlag Gmbl I & Co. KGaA, Weinheim, 2004. – 473 p.

26. Garvey G.T., Kelson I. New nuclidic mass relationship // Phys. Rev. Lett. 1966. Vol. 16. – PP. 197-200.

27. Möller P., Nix J.R. Nuclear mass formula with a finite-range droplet model and a folded-Yukawa single-particle potential // At. Data Nucl. Data Tables, 1988, – Vol. 39, – No. 2. – PP. 225-233.

28. Möller P., Sierka A.J., Ichikawab T., Sagawac H. Nuclear ground-state masses and deformations: FRDM (2012) // At. Data Nucl. Data Tables, 2016, Vol. 109/110. – PP. 1-204.

29. Мигаль Л.В., Бондарев В.Г. Компьютерная визуализация пространственной структуры атомного ядра // Научный результат. Информационные технологии. – Т.7, – №2, – 2022. – С. 3-18.

30. Rainwater J. Background for the spheroidal nuclear model proposal. – Nobel Lecture, Stockholm, 1975. – PP. 1-13.

31. Cook N.D. Models of the atomic nucleus: unification through a lattice of nucleons. – Springer-Verlag: Berlin, Heidelberg, 2006. – 291 p.

32. Nasser G.A. Body-centred-cubic (BCC) lattice model of nuclear structure [Electronic resource]. Access mode: URL: https://vixra.org/pdf/1312.0184v1.pdf

33. Feldman G. Why neutrons and protons are modified inside nuclei // Nature, 2019, – Vol. 566, – No. 7744. – P. 332-333.

34. Wildermuth K., Tang Y.C. A unified theory of the nucleus Braunschweig, 1977. – 389 p.

35. Соловьев В.Г. Теория атомного ядра: Ядерные модели. – М.: Энергоатомиздат, 1981. – 296 c.

36. Ишханов Б.С., Степанов М.Е., Третьякова Т.Ю. Спаривание нуклонов в атомных ядрах // ВМУ. Серия 3. Физика. Астрономия, 2014. – № 1. – С. 3-19.

37. Бондарев В.Г., Мигаль Л.В. Компьютерное моделирование структуры материальных объектов. Часть II. Элементарные частицы // Научный результат. Информационные технологии. – Т.8, – №1, – 2023. – С. 3-22.

38. Wang M. The AME 2020 atomic mass evaluation (II). Tables, graphs and references // Chinese Phys. C, –Vol. 45, – No. 3, – 2021. – 513 p.

39. Bohr A., Mottelson B.R. Nuclear structure. Vol. 1. Single-particle motion. – New York: W.A. Benjamin, Inc., 1969. – 471p.

40. Справочник NIST по константам, единицам измерения и неопределенностям. – Access mode: URL: www.nist.gov.

41. Хабарова К.Ю., Колачевский Н.Н. Зарядовый радиус протона // УФН, 2021, Том 191, №10. – С. 1095-1106.

42. Agneli I., Marinova K. P. Table of experimental nuclear ground state charge radii: An update // At. Dat. Nucl. Dat. Tab. 2013, 99. – PP. 69-95.