Ett team av kärnfysiker från Ohio University har föreslagit en ny teoretisk modell för beräkning av parningsegenskaper för atomkärnor inklusive de som finns i extrema astrofysiska miljöer. Som i vissa fasta ämnen där två interagerande elektroner kopplas ihop för att fungera som ett objekt som leder till supraledning, växelverkande neutroner (eller protoner) i kärnor paras ihop för att orsaka superflödighet (eller supraledning) i kärnor.

Den nya modellen underlättar snabba och effektiva beräkningar när man undersöker egenskaper hos mycket neutron- eller protonrika exotiska kärnor som finns i supernovaexplosioner och när stjärnor kolliderar, såsom vid sammanslagningar av neutronstjärnor.

Ohio fysik doktorand Md. Abdullah Al Mamun, postdoktor Dr. Constantinos Constantinou, och Dr Madappa Prakash publicerade sin forskning, "Parningsegenskaper från slumpmässiga fördelningar av energinivåer med en partikel", i Fysisk granskning C , en tidskrift för American Physical Society.

Den nya "Random Spacing Model" använder energinivåer som neutroner och protoner kan uppta i en enskild kärna slumpmässigt kring lämpliga energier. Genomsnitt över tusentals sådana lättgenererade slumpmässiga konfigurationer gör det möjligt att placera statistiskt baserade gränser på de termiska egenskaperna som entropi, specifik värme, etc., av kärnor. Baserat på metoder som är lämpliga för system med stora nummer, forskare hade förutsett en kraftig fasövergång i kärnor, som inte har observerats experimentellt.

Det som i stället har observerats är en slät S-form i den specifika värmen. Kärnor och nanopartiklar ärver stora fluktuationer i parningsegenskaper på grund av deras små storlekar. Slumpmässig avståndsmodell med införandet av fluktuationer återger den observerade S-formen, vilket är uppmuntrande.

Prognoser för slumpmässig avståndsmodell möjliggör utforskning av parningsfenomenet på astrofysiska platser som har exotiska kärnor, banar väg för att fastställa hur grundämnen som är tyngre än järn syntetiserades i vårt universum, ett mångårigt problem som väntar på lösning.