Выявление фундаментальной связи между размером атомного ядра и термодинамическими принципами черной дыры

Используя совершенно новый подход, основанный на новаторском геометрическом понимании энтропии, группа ученых нашла новый способ расчета размеров ядер в изотопах гелия ⁴He, ⁶He, ⁸He, предполагая только радиус протона. Этот метод, описанный в рецензируемой статье, опубликованной в Annalen der Physik, работает как для материи, так и для зарядовых радиусов.

Напротив, микроскопические модели, обычно используемые физиками-ядерщиками, сложны и не могут определить, какие результаты по своей сути вытекают из фундаментальных принципов.

Эта область актуальна, потому что эксперименты последних нескольких десятилетий по измерению размеров ядер, часто с использованием крупных международных ускорителей частиц, позволили собрать все более подробные данные.

Команда исследователей из Университета Суррея использовала количественную геометрическую термодинамику (QGT), глубоко математический подход, основанный на фундаментальных соображениях вариационного исчисления, который ранее успешно применялся для объяснения стабильности спиральных галактик и роли их центральных сверхмассивных черных дыр, ДНК и бакминстерфуллерена (молекула C₆₀).

Используя ту же физику черных дыр, что и QGT, для исследования ядерного режима, ученые теперь продемонстрировали ее применимость на протяжении 35 порядков масштаба длины, более широкого диапазона, чем для любой другой физической теории.

Исследования были сосредоточены на изотопах гелия, но аналогичная обработка также успешна для более широкой «гелиевой серии» атомных ядер ¹²C, ¹⁶O, ²⁰Ne, ²⁴Mg, ²⁸Si, ³²S, ³⁶Ar, ⁴⁰Ca. Команда ожидает, что тот же подход приведет к ценной информации для других ядер, как стабильных, так и нестабильных. Ожидается, что это улучшит изучение и понимание физики структуры ядер.

Профессор Крис Джейнс, научный сотрудник Университета Суррея, говорит, что «в раскрытии фундаментальной научной тайны наши открытия приведут к критическому прогрессу в объединении квантовой механики и общей теории относительности. Преимущества неизмеримы и актуальны во многих областях, от познания Вселенной и понимания фундаментальных принципов до разработки новых лекарств и лучшего хранения энергии».

Профессор Уилтон Кэтфорд, руководитель исследовательской группы экспериментальной ядерной физики объясняет, что «результаты кажутся слишком хорошими, чтобы быть правдой, но мы много работали над выявлением концептуальных связей и согласованности с микроскопической квантовой механикой и достигли более глубокого понимания. . Основы нашего подхода лежат в связях между энтропией, информацией и симметрией, которые являются фундаментальными и применимы во всех масштабах, субатомных или космических».

Исследование было опубликовано Annalen der Physik.