达姆施塔特技术大学 从氦到铁(元素氦和铁)的全局从头计算
灰色区域显示所有700个计算出的原子核，而中子数为N、质子数为Z的每个同位素的颜色(和高度)对应于它被束缚的概率(概率束缚)
作为对比，实验上已知的中子和质子滴状体以及最近发现的同位素分别用实心和空心滴状符号表示
学分:达姆施塔特工业大学 新的计算使得对氦和铁之间近700种同位素的研究成为可能，显示了哪些原子核可以存在，哪些不能存在
在发表在《物理评论快报》上的一篇文章中，来自英国达姆施塔特大学、华盛顿大学、加拿大实验室TRIUMF和美因茨大学的科学家们报道了他们如何首次使用创新的理论方法模拟了基于强相互作用理论的大面积核素图
原子核是由中子和质子之间的强相互作用结合在一起的
大约10%的已知原子核是稳定的
从这些稳定的同位素开始，随着中子的增加或减少，原子核变得越来越不稳定，直到中子不再与原子核结合并“滴”出来
这种存在的极限，也就是所谓的中子“dripline”，到目前为止只在实验上发现了氖这样的轻元素
了解中子动力学和富中子核的结构在达姆施塔特的地球科学研究所亥姆霍兹重离子研究中心未来加速器设施博览会的研究项目中也起着关键作用
在一项新的研究中，“原子核的从头计算极限”，发表在《物理评论快报》杂志上，作为编辑的建议，并附有《APS物理学》的大纲，达姆施塔特大学的阿奇姆·施温克教授和海德堡大学的马克斯·普朗克原子核物理学研究员，与华盛顿大学、TRIUMF和美因茨大学的科学家一起，成功地使用创新的理论方法计算了原子核的极限，直到中等质量的原子核
这些结果是关于可能的新同位素的信息宝库，并为核物理学家提供了验证它们的路线图
这项新的研究并不是第一次尝试从理论上探索核景观中极其富含中子的区域
先前的研究使用密度泛函理论来预测氦和重元素之间的结合同位素
另一方面，施文克教授和他的同事们首次根据从头算核理论探索了核素图
从微观的两体和三体相互作用开始，他们解决了多粒子薛定谔方程来模拟从氦到铁的原子核的性质
他们通过使用一种新的从头开始多体方法——中等相似重整化群——结合一种可以模拟部分填充轨道的扩展来可靠地确定所有原子核，从而实现了这一点
从基于强相互作用的两个和三个核子相互作用开始，量子色动力学，研究人员计算了近700种同位素的基态能量
结果与以前的测量一致，并作为确定中子和质子滴位置的基础
通过与实验质量测量和统计分析的比较，可以确定其预测的理论不确定性，例如原子核的分离能量，以及同位素结合或不存在的概率(见图)
这项新的研究被认为是理解核素图和原子核结构是如何从强相互作用中产生的一个里程碑
这是DFG资助的合作研究中心1245“原子核:从基本相互作用到结构和恒星”的一个关键问题，该研究是在该中心进行的
接下来，科学家们希望将他们的计算扩展到更重的元素，以便为重元素合成的模拟提供输入
这种现象在富含中子的环境中朝着中子星的方向发展，并在中子星合并时或在极端超新星中出现
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