In werk gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven , onderzoekers van het RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science en twee universiteiten in Vietnam - Duy Tan University en University of Khanh Hoa - hebben een grote doorbraak bereikt door voor te stellen, Voor de eerste keer, een uniforme en consistente microscopische benadering die in staat is om gelijktijdig twee belangrijke grootheden te beschrijven voor het begrijpen van de statistische eigenschappen van kernen - de nucleaire niveaudichtheid en de emissiewaarschijnlijkheid van gammastralen van hete kernen - die een essentiële rol spelen bij stellaire nucleosynthese.

Volgens de regels van de kwantummechanica, de atoomkern heeft discrete energieniveaus. Naarmate de excitatie-energie toeneemt, de afstand tussen de niveaus neemt snel af, waardoor ze dichtbevolkt zijn. In deze conditie, omgaan met individuele nucleaire niveaus wordt onpraktisch. In plaats daarvan, het is handiger om de gemiddelde eigenschappen van nucleaire excitaties te beschouwen in termen van twee grootheden - bekend als de nucleaire niveaudichtheid (NLD) en de stralingssterktefunctie (RSF). De voormalige, 80 jaar geleden geïntroduceerd door Hans Bethe, is het aantal aangeslagen niveaus per eenheid van excitatie-energie. Het laatste, 64 jaar geleden voorgesteld door Blatt en Weisskopf, beschrijft de kans dat een hoogenergetisch foton (gammastraal) wordt uitgezonden.

Deze twee grootheden zijn onmisbaar voor het begrijpen van astrofysische nucleosynthese, inclusief de berekeningen van reactiesnelheden in de kosmos en de productie van elementen, evenals in technologie zoals de productie van kernenergie en de transmutatie van kernafval. Daarom, de studie van deze grootheden is een belangrijk onderwerp geworden in de kernfysica. Dit gebied heeft in 2000 een impuls gekregen nadat experimentatoren van de Universiteit van Oslo een methode voorstelden om de twee gelijktijdig te extraheren uit het primaire gamma-vervalspectrum verkregen in een enkel experiment. Deze methode, echter, lijdt aan onzekerheden in verband met het proces van normalisatie. Gezien het belang van deze twee grootheden, het is absoluut noodzakelijk om een ​​consistente theoretische basis te hebben om ze te begrijpen. Niettemin, een uniforme theorie die in staat is om zowel de NLD als de RSF gelijktijdig en microscopisch te beschrijven, ontbrak tot nu toe.

Nutsvoorzieningen, gebruikmakend van de gemiddelde velden van onafhankelijke nucleonen (protonen en neutronen), de auteurs hebben het nucleon superfluid-pairing-probleem precies opgelost. Deze exacte oplossingen worden gebruikt om de partitiefunctie te construeren voor het berekenen van de NLD. Om de RSF te berekenen, de exacte hiaten in de neutronen- en protonparen, evenals de gerelateerde hoeveelheden die zijn verkregen uit dezelfde partitiefunctie, worden ingevoerd in het microscopische Phonon-dempingsmodel dat in 1998 door een van de auteurs is voorgesteld, Nguyen Dinh Dang van het RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science, in samenwerking met Akito Arima om het gedrag van gigantische dipoolresonantie (GDR) in zeer geëxciteerde kernen te beschrijven.

"De goede overeenkomst tussen de voorspellingen van de huidige benadering en experimentele gegevens geeft aan dat het gebruik van exacte oplossingen voor paren inderdaad erg belangrijk is voor de consistente beschrijving van zowel NLD als RSF bij lage en tussenliggende excitatie en gammastralingsenergieën, " zegt Nguyen Quang Hung van de Duy Tan Universiteit, de corresponderende auteur van het artikel.

In een reactie op dit werk, Nguyen Dinh Dang zegt:"Onze benadering laat zien dat de temperatuurafhankelijkheid van de DDR-vorm in hete kernen cruciaal is voor de juiste beschrijving van de kans op gammastraling bij lage gammastralingsenergieën. Het volgende doel is om een ​​volledig zelf- consistente benadering op basis van exacte koppeling en de microscopische structuur van de trillingstoestanden om nucleaire collectieve excitaties te bestuderen."