Vilniaus universiteto (VU) Fizikos fakulteto Teorinės fizikos ir astronomijos instituto teoretikas dr. Arnoldas Deltuva, magistrantas Darius Likandrovas ir tarptautinė tyrėjų komanda atvėrė naują supratimo apie atomo branduolius sudarančių dalelių, protonų ir neutronų, sąveikas lygmenį. Novatoriškas tyrimas paskelbtas žurnale „Physical Review C“, prestižinėje kategorijoje „Redaktoriaus rekomendacija“ (angl. Editor’s Suggestion).
Dr. A. Deltuva ir D. Likandrovas. Asmeninio archyvo nuotr.
Įprastai atomo branduoliai turi ne tik pagrindinę, žemiausios energijos, būseną, bet ir sužadintas būsenas, kurios yra aukštesnės energijos ir gali egzistuoti trumpą laiką prieš suirdamos. Tai leidžia mokslininkams tyrinėti branduolio struktūrą ir sąveikas. „Tyrėme helio-4 branduolį, kuris dar vadinamas alfa dalele. Šis branduolys išsiskiria tuo, kad susietųjų sužadintų būsenų neturi, nors pagrindinė būsena pasižymi itin didele nukleono atskyrimo energija. Ieškojome atsakymų, kodėl taip yra, kokios sąlygos lemia vykstančius procesus tiek natūralioje aplinkoje, tiek laboratorijose. Teoriškai modeliuodami branduolių savybes, gautus rezultatus lyginome su eksperimentiniais duomenimis. Atskleidėme, kaip universalumas sieja helio-4 branduolio ir šaltųjų atomų bei molekulių savybes, nepaisant to, kad branduolinių sistemų energija trilijoną kartų didesnė“, – pasakoja dr. A. Deltuva ir pabrėžia, kad tokių kvantinės fizikos uždavinių sprendimas gali turėti netikėtų taikymų, svarbių ateities technologijų plėtrai.
„Fizikinių procesų esmei suprasti svarbūs yra ir supaprastinti modeliai, leidžiantys izoliuoti ir išsamiau ištirti pasirinktą fizikinį efektą“, – teigia jaunasis mokslininkas D. Likandrovas. Būtent tokio tipo tyrimus jis atliko baigiamajame bakalauro studijų darbe „Branduolių rezonansinių būsenų parametrinė evoliucija“, simuliuodamas helio-4 sužadintosios būsenos virsmus paprastesnėje sistemoje.
VU fizikas teoretikas dr. A. Deltuva pažymi, kad tokiems skaičiavimams atlikti būtini ne tik fizikos, bet ir matematikos bei programavimo įgūdžiai. „Pamatai tokiems tyrimams buvo padėti maždaug prieš 15 metų. Keturių nukleonų reakcijų skaičiavimus, naudodamosi griežta kvantine teorija, pasaulyje šiuo metu atlieka tik kelios mokslininkų grupės – mes Lietuvoje ir kolegos Belgijoje, Italijoje ir Prancūzijoje. Šiam tyrimui susivienijome, kiekviena grupė savo metodu atliko etaloninius skaičiavimus (angl.benchmark)“, – pasakoja jis. Prie šio tyrimo taip pat prisidėjo VU Fizikos fakulteto alumnas dr. Rimantas Lazauskas, tęsiantis mokslinį kelią Strasbūro universitete Prancūzijoje.
Branduolinių procesų skaičiavimams atlikti dažnai pasitelkiami superkompiuteriai, nes tikslus kvantmechaninis branduolinių reakcijų modeliavimas yra itin didelės apimties uždavinys. „Daugelio kintamųjų integralinių lygčių sistemą galima diskretizuoti ir paversti algebrine, tačiau, jos koeficientus surašius į matricą, užimtų iki milijardo terabaitų duomenų, tad reikia ieškoti „gudresnių“ sprendimo metodų“, – aiškina dr. A. Deltuva.
Šį kartą didelės apimties kompiuterinius skaičiavimus VU mokslininkai atliko naudodamiesi Teorinės fizikos ir astronomijos instituto ištekliais ir programine įranga. Jų turimos programos – ilgų dešimtmečių darbo rezultatas, atveriantis kelią mikroskopinio pasaulio sąveikų ir savybių pažinimui, kuris yra reikšmingas siekiant technologinės pažangos. Kaip pavyzdį galima paminėti lengvųjų branduolių susiliejimo reakcijų, aktualių termobranduolinei sintezei,modeliavimą ir šaltųjų atomų sistemų inžinerijai pritaikomas simuliacijas. Daliai užduočių spręsti mokslininkai tobulina neuroninių tinklų metodus, kartu su kolega dr. Dariumi Jurčiukoniu dirbdami Lietuvos mokslo tarybos finansuojamame projekte „Branduolio ir dalelių fizikos tyrimai pritaikant mašininį mokymąsi“ (Nr. S-CERN-24-2).
Artimiausiu metu mokslininkai ruošiasi tyrinėti ir dar egzotiškesnes sistemas su keistosiomis dalelėmis hiperonais, vykdydami ką tik patvirtintą Lietuvos mokslo tarybos finansuojamą projektą „Teorinis hiperbranduolinių reakcijų modeliavimas“.
Paieška archyve
