Forskare från North Carolina State University och Ruhr-Universität Bochum har utvecklat numeriska "pincetter" som kan fästa en kärna på plats, gör det möjligt för dem att studera hur interaktioner mellan protoner och neutroner producerar krafter mellan kärnor. De fann att styrkan hos lokala interaktioner avgör om dessa kärnor lockar eller stöter bort varandra, belyser parametrarna som styr attraktion eller avstötning i kvantbundna tillstånd.

"I slutändan vill vi förstå hur kärnkrafter bestämmer kärnstrukturen genom att studera hur kärnor attraherar eller stöter bort varandra, "säger Dean Lee, professor i fysik vid NC State och motsvarande författare till ett papper som beskriver arbetet. "Så vi behövde ett sätt att hålla partiklar på plats och flytta runt dem i förhållande till varandra för att mäta attraktion eller avstötning."

Lä, tillsammans med Ruhr-Universität Bochum-kollegorna Evgeny Epelbaum och Hermann Krebs och doktoranden Alexander Rokash, använde ett numeriskt gitter med attraktiva potentialer för att isolera de partiklar de ville studera. De attraktiva potentialerna skapade ett sätt för en partikel att "fastna" på ett ställe - som ett hål i marken som en marmor kan rulla in i. Dessa var den numeriska pincetten.

Teamet började simuleringar med två enstaka partiklar som hölls i olika positioner, sedan med partikelpar. De tittade på två typer av interaktioner mellan grupperna av partiklar:lokal interaktion, där partiklarnas positioner i förhållande till varandra inte förändras; och icke-lokala interaktioner, där positionerna ändras.

"Vi fann att de lokala interaktionerna hade en mycket större effekt på att avgöra om kärnor skulle hålla ihop, eller bli bunden, "Säger Lee." Specifikt, styrkan och intervallet för de lokala interaktionerna bestämde huruvida kärnorna skulle binda till varandra eller inte. I icke-lokala interaktioner, å andra sidan, kärnorna stötte ibland bort varandra.

"Vi är intresserade av att ta reda på varför kärnor binder samman för att bilda nya element, "Lee fortsätter." Numeriska pincetter tillåter oss att göra enkla simuleringar med bara några få partiklar, ger oss insikt i de mest grundläggande partikelinteraktionerna och de sätt på vilka nukleära interaktioner informerar nukleär struktur."

Resultaten visas i Fysiska granskningsbrev . Rokash är första författare till tidningen.