Att modellera egenskaperna hos atomkärnor är en krävande uppgift. Det kräver en teori som vi kan tillämpa på en stor variation av kärnarter oavsett deras massa. M.Sc. Gianluca Salvionis doktorsavhandling om teoretisk kärnfysik försöker formulera en sådan teori genom att använda indata från korrekta förstaprincipberäkningar tillgängliga för lätta kärnor.

Atomkärnorna representerar ett värdefullt fält för att testa naturens grundläggande krafter lika mycket som en utmaning för experimentell och teoretisk fysik. Experimentella faciliteter, som acceleratorlaboratoriet vid Jyväskylä universitet, tillåta oss att producera och mäta radioaktiva kärnämnen, kämpar mot dessa systems korta livslängder och exotiska natur.

Som vi vet det, kärnan bildas av nukleoner (neutroner och protoner) som interagerar genom de så kallade starka interaktionerna. Enligt dagens uppfattning, dessa interaktioner har karaktären av kirala effektiva interaktioner – krafter som härrör från symmetrierna hos de grundläggande komponenterna i nukleoner, kvarkar och gluoner. Beräkningar med ab initio-metoder är baserade på första principer så att alla nukleoner är aktiva och interagerar med dessa kirala krafter. Eftersom stora beräkningsresurser krävs, vi kan utföra sådana beräkningar endast för ett begränsat antal lätta kärnor. För att beskriva dem alla, fler uppskattningar behövs, och därmed brukar man ersätta ab initio-metoderna med modeller med rötter i den så kallade densitetsfunktionella teorin.

I sin avhandling, Salvioni härledde parametrar för nukleära funktionaler från ab initio-beräkningar med kirala interaktioner. Särskilt, han introducerade störningar i marktillståndskonfigurationer av sju lätta kärnor, och, från svaret på störningarna, han utvärderade relevansen av parametrarna för funktionaler. Han testade också dessa parametrar mot egenskaperna hos oändlig kärnämne.

Hans arbete är ett steg i riktning mot att förbättra noggrannheten hos nukleära funktioner, koppla dem till grundläggande interaktioner. Detta ger oss viktiga input för att sätta gränserna för de bundna kärnarterna och för att studera en mängd olika kärnfenomen.

Gianluca Salvioni tog sin M.Sc. Examen i teoretisk fysik vid universitetet i Pisa (Italien), under 2014, med en avhandling om knockout-reaktioner från exotiska kärnor. Han började sina doktorandstudier vid institutionen för fysik vid Jyväskylä universitet 2015, gå med i forskargruppen FIDIPRO. Hans forskning har fått stöd från Jyväskylä universitet och Helsingfors Fysiska institut.

M.Sc. Gianluca Salvionis doktorsavhandling om teoretisk fysik "Model Nuclear Energy Density Functionals derived from ab initio calculations" kommer att presenteras på fredag, 7 juni 2019 kl 12.00 i FYS1, Institutionen för fysik.