Научен колектив

Ръководител: проф. дфн Николай Минков Петров
Членове:

1. доц. д-р Елена Александрова Стефанова
2. доц. д-р Орлин Богомилов Йорданов
3. гл. ас. д-р Калин Павлов Друмев
4. гл. ас. д-р Момчил Николаев Найденов
5. студент Димана Борисова Григорова
6. проф. д-р Дионисиос (Денис) Бонацос
7. д-р Мария Андриани (Андриана) Мартиноу
8. докторант Спиридон Пероулис
9. докторант Тобиас Киршбаум
10. докторант Натанаел Контович

Резюме

  Предложените в настоящия проект теоретични и експериментални изследвания на атомното ядро са фокусирани върху изясняването на механизмите на ядрено възбуждане, чието проявление в определени случаи далеч надхвърля границите на ядрената система. В този аспект ще бъдат изучени явления и ефекти, при които определени ядрени състояния и физични величини се оказват чувствителни към възможни изменения с времето на някои фундаментални константи, както и към въздействието на слабо взаимодействащи частици (тъмна материя). Посредством моделни описания в рамките на микроскопични подходи от типа на Хартри-Фок (ХФ) и колективни модели, отчитащи квадруполни и октуполни деформации ще бъде оценена чувствителността на изомера ^229mTh (въз основа на който се разработва т.нар. „ядрен часовник“) към константата на фината структура, както и към взаимодействия, свързани с наличието на тъмна материя. Посредством ХФ подхода ще бъде установена микроскопичната структура на редица дългоживеещи изомери, като ^180mTa и ^166mHo, за които също се счита, че позволяват регистрирането на тъмна материя.

  Моделът ще бъде свързан с теоретични предсказания за взаимодействия с псевдо-скаларни (аксионо-подобни) частици, чийто принос към изомерното време на живот ще бъде оценен. В по-общ аспект, ще бъде изследвана ролята на основните микроскопични и колективни ядрени свойства - слоеста структура, деформация и симетрии за проявата на такива, както и на други интерестни явления в рамките на ядрената карта. Ще бъде потърсена връзка между изомерни състояния, симетрия и деформация, енергия на свързане/отделяне, фазови преходи по формата и съвместно съществуващи форми. Алгебричният подход на смесени моди (едночастични, сдвояващи и ротационни) с O(8) и SU(3) симетрии ще бъде приложен в един и повече ядрени слоеве за описание на колективни възбуждания в леки и среднотежки ядра, включително далеч от линията на стабилност. Ще бъде разработена векторно-бозонна реализация на схемата със заместваща (прокси) SU(3) симетрия, която ще бъде приложена за описание на основните и гама ивиците на деформираните ядра. Същата схема ще бъде приложена и за обяснение на ядрените изомери от гледна точка на симетрията.

  Посредством ХФ подхода и деформирания слоест модел ще бъдат описани нови данни за ядрени маси, енергии на свързване и мултиполни моменти в различни области на ядрената карта; ще бъдат направени предсказания за K-изомери и техни разпади в тежките и свръхтежките ядра. Ще бъде осъществено експериментално изследване чрез гама спектроскопия на мултидетекторни системи на структурата на екзотични ядра, получени в реакции на индуцирано делене, спонтанно делене, реакции на пълно сливане с изпарение на неутрони, както и чрез реакции на прехвърляне. Ще бъдат измерени енергии и времена на живот на изомерни състояния. Ще бъдат установени схемите на възбудени „ираст“ състояния в неутронно-богати ядра от масовата област A≈100. Ще бъдат изследвани усилени октуполни корелации в стронциеви ядра с N > 50.

Очаквани резултати

• • Микроскопично и колективно моделни описания на ^229mTh с предсказания за факторите на чувствителност на изомерния преход към изменения с времето на константата на фината структура и параметъра на силното взаимодействие; Връзка с евентуални осцилации на ултралека тъмна материя (УЛТМ); Моделни предсказания за нискоенергетични изомери в съседни ядра.


• • Установяване на механизма на формиране и структурата на дългоживеещи ядрени изомери, кандидати за детектиране на слабо взаимодействащи масивни частици (СВМЧ) (тъмна материя); Моделни описания; Връзка на изомерната енергия и електромагнитни свойства с величини, релевантни за тъмната материя и нейните носители (аксионо-подобни частици); Изясняване на ролята на ядрените симетрии и деформация; Oценки за възможния принос на аксиона към аномалния магнитен момент на електрона и съответните поправки в отместването на Ламб.


• • Векторно-бозонна алгебрична реализация на прокси SU(3) схемата; Описания на основни и гама ротационни ивици; Колективни ядрени свойства в областите на триаксиални форми; Връзка между слоеста структура, ССФ и фазови преходи по формата и областите (острови) на различни типове деформация и ССФ; Ефекти на прокси SU(3) симетрия при свръхтежките ядра.


• • Изясняване на ролята на всяка от модите – ротационна, сдвояване и едночастична в четно-четните, нечетно-нечетни и четно-нечетни ядра; Намиране на обобщен принцип за симетрично-обосновано орязване на комбинирания базис.


• • Получаване и теоретично описание на нови данни за двунеутронни енергии на отделяне, ядрени радиуси и квадруполни моменти в екстремни области на ядрената карта; Систематика и интерпретация на данните от гледна точка на еволюцията на ядрената форма, фазовите преходи и съответните изменения на слоестата структура. Предсказания за свръхтежки K-изомери и техни разпади.


• • Ново знание за структурата на възбудените състояния в неутронно-богати ядра от областите А≈100 и A≈140; Идентификацията и интерпретация на нови ираст структури в атомните ядра; Идентификация на триаксиални форми; Времена на живот на възбудени състояния, вкл. изомери в неутронно-богати ядра от масовата област А≈100, както и времена на живот на октуполни състояние с усилена октуполна колективност.

Научен колектив

Ръководител: проф. д-р Митко Константинов Гайдаров
Членове:

1. доц. дфн Мартин Василев Иванов
2. доц. д-р Димитър Николов Кадрев
3. проф. дфн Антон Николаев Антонов
4. гл. ас. д-р Корнелия Спасова Йорданова
5. физик Юлия Данчева Мутафчиева
6. докторант Йордан Иванов Кацаров
7. студент Бояна Генчова Георгиева

Резюме

  Основните предизвикателства пред изследванията на динамиката на ядрената структура и реакции през следващото десетилетие включват отговори на различни актуални и все още нерешени въпроси, свързани с границите на стабилност на същесвуващите ядра на ядрената карта, ролята на нуклон-нуклонните корелации, формата на ядрата, механизмите на ядрените процеси, уравнението на състоянието и неговата чувствителност към структурни наблюдаеми величини каквито са резонансите и др. Една част от тези въпроси представляват обект на изследвания в настоящия проект. Те ще бъдат обсъждани и анализирани в тясна връзка с резултатите от съвремнни експерименти като от друга страна теоретично получените резултати могат да послужат за предсказания за бъдещи експерименти.

  Ролята на асиметричната несвиваемост като параметър на уравнението на състоянието се изучава най-добре чрез анализ на гигантския монополен и диполен резонанси в атомните ядра. Такъв анализ ще намери място в настоящия проект, в който ще бъдат използвани реалистични функционали на плътността за ядрена материя. Освен правилното възпроизвеждане на енергиите на възбуждане на резонансите, се цели получаването на коректна оценка за несвиваемостта, изменяща се в по-тесни граници.

  В предложения проект се планира изучаването на ядрената структура на свръхтежки ядра (свойства на основно състояние, енергия на симетрия, формиране на неутронна „кожа”) използвайки релативистичен енергетичен функционал на плътността за ядрена материя, с помощта на който ще се направи преход към крайни ядра.

  Планирани са изследвания на характеристики на основно състояние на лантаниди в метода на Хартри-Фок-Боголюбов с използване на сили на Скирм и Гони. В частност, получените разпределения на плътността на протоните и неутроните в тези ядра ще бъдат използвани за пресмятане на оптични потенциали на взаимодействия при описание на реакции на еластично разсейване на неутрони. Ще бъде предложен аналитичен израз на зависимоста на диференциалното сечение на разсейване като функция на масовото число на ядрото-мишена и енергията на падащите неутрони. Част от проекта е създаването на модел на основата на изкуствен интелект за предсказване на разпределенията по маси на фрагментите на делене в реакции, предизвикани от неутрони.

  Съществена цел на проекта е интерпретация на новите данни от експериментите по разсейване на (анти)неутрино с промяна на заряда и чрез неутрални токове от атомни ядра: T2K, MicroBooNE, SciBooNE, MINERνA, ArgoNeuT и др. Посредством използване на съвременни ядрени модели на основата на връзката между спектралната и скейлинговата функции с отчитане на взаимодействието в крайно състояние, ще бъдат анализирани наличните експериментални данни, както и приноса на обменните мезонни токове в контекста на различните експериментални условия.

Очаквани резултати

• • Получаване на нова информация за асиметричната несвиваемост в крайни ядра и ядрена материя чрез провеждане на микроскопичен анализ на гигантски монополен и диполен резонанси в атомни ядра с използване на реалистични енергетични функционали на плътността за ядрена материя.


• • Микроскопични пресмятания на енергията на възбуждане на гигантски диполен резонанс в широк спектър от атомни ядра с използване на енергетичния функционал на плътността Barcelona-Catania-Paris-Madrid (BCPM) за ядрена материя.


• • Получаване на нова информация за структурни свойства на ядра от групата на лантанидите посредством пресмятания на разпределения на плътността на нуклоните (зарядови, протонни, неутронни) в метода на Хартри-Фок-Боголюбов с използване на сили на Скирм и Гони.


• • Провеждане на анализ на реакции на еластично неутронно разсейване на изотопи на лантаниди в рамките на оптичния микроскопичен модел и получаване на аналитична зависимост на сечението на разсейване от атомния номер и енергията на падащите неутрони.


• • Разработване на нов алтернативен метод за определяне на масови разпределения на фрагменти в процеси на ядрено делене на основата на използване на изкуствен интелект.


• • Изследване на корелацията на дебелината на неутронната „кожа” с основните параметри на уравнението на състоянието в свръхтежки ядра с изполване на релативистичен енергетичен функционал на плътността.


• • Определяне на дебелината на неутронната „кожа” на двойно-магичнитe ядра ⁵⁶Ni и ¹³²Sn в релативистичен метод на средното поле и сравнение на получените стойности и сравнение на радиуса на материята в ядрото ⁵⁶Ni с измерената неотдавна в GSI експериментална стойност.


• • Предсказания и тест на МКФЯП и МКФЯПM* във връзка с новите данни от експериментите по разсейване на (анти)неутрино с и без промяна на заряда от ядра (¹²C, ¹⁶O и ⁴⁰Ar): MicroBooNE, SciBooNE, T2K, ArgoNeuT и др.


• • Конструиране на спектралната функция за ядрото ⁴⁰Ar (основен елемент в детекторите на новите ускорителни експерименти по неутринно разсейване), която ще се използва за пресмятане на сеченията по неутринно разсейване.