HRZZ Istraživački projekt

Relativistička nuklearna višečestična teorija u doba opažanja raznovrsnih signala (RELANUM)

Voditelj projekta: Prof. dr. sc. Nils Paar

Suradnici:

Prof. dr. sc. Tamara Nikšić

Prof. dr. sc. Dario Vretenar

Dr. sc. Amandeep Kaur

Dr. sc. Ante Ravlić

Dr. sc. Polychronis Koutmiridis Koliogiannis

Dr. sc. Tanmoy Ghosh

Alumni:

Dr. Sema Kucuksucu, Istanbul, Turska

Razvoj novih eksperimentalnih postrojenja s radioaktivnim ionskim snopovima i opažanja raznovrsnih signala sa zvijezda pomoću detektora gravitacijskih valova, te opažanja rendgenskog zračenja, vidljivog svjetla, gama zračenja i neutrina, otvara nove perspektive za istraživanje ključnih pitanja u nuklearnoj astrofizici, posebice sinteze kemijskih elemenata težih od željeza u okruženjima supernove i dvojnih sustava neutronskih zvijezda. Glavni cilj ovog projekta je razviti univerzalnu mikroskopsku teoriju za opis slabo vezanih jezgara, njihovih pobuđenja, procesa slabog međudjelovanja, reakcija induciranih neutronima i nuklearne fisije u uvjetima konačne temperature u okruženju zvijezda, uključujući učinke deformacije i korelacija sparivanja, u formalizmu relativističkog energijskog funkcionala gustoće. Uspostavit će se novi teorijski pristup za istraživanje dinamike fisije s poboljšanim opisom učinaka disipacije, koji će omogućiti kvantitativni opis fisije jezgara odgovornih za recikliranje fisijom u procesu brzog uhvata neutrona. Ovim će se studijama uspostaviti veza između svojstava nuklearne fizike na konačnoj temperaturi opisanih u teoriji energijskog funkcionala gustoće i astrofizičkih modela evolucije zvijezda i nukleosinteze u supernovama i spajanju neutronskih zvijezda. Rezultati prvog opažanja gravitacijskih valova iz spajanja neutronskih zvijezda GW170817 i novi eksperimenti raspršenjenja elektrona s narušenjem pariteta, koristit će se za određivanje parametara nuklearne jednadžbe stanja, što je bitno za razumijevanje prirode zvijezda. Znanstveni ciljevi će se realizirati u interdisciplinarnom okviru teorijske nuklearne fizike i astrofizike koji objedinjuje modeliranje složenih sustava, strojno učenje i inovacije računalne znanosti primijenjene u distribuiranom računalnom okruženju. Rezultati projekta će postaviti novi standard kvalitete u mikroskopskom opisu nuklearnih svojstava u okruženju zvijezda za primjenu u modeliranju evolucije zvijezda i sinteze kemijskih elemenata u svemiru, te će na taj način imati važan doprinos europskoj inovativnosti i kompetitivnosti u nuklearnoj fizici s implikacijama u astrofizici općenito.

(1) Razviti potpuni teorijski okvir za opis astrofizički relevantnih nuklearnih svojstava, procesa i fisije na temelju RNEDF-a, koji će uključivati konačnu temperaturu, nuklearnu deformaciju i korelacije sparivanja.

(2) Uspostaviti vezu između nuklearne fizike temeljene na RNEDF-u i astrofizičkih modela evolucije zvijezda i nukleosinteze u supernovama i spajanju neutronskih zvijezda.

(3) Razviti teorijski okvir temeljen na RNEDF-u za opis dinamike fisije s naglaskom na bolji opis učinaka disipacije.

(4) Iskorištavanje informacija raznovrsnih signala primljenih iz svemira u rješavanju otvorenih problema u nuklearnoj (astro)fizici, posebice opservable povezane s gravitacijskim valovima od spajanja neutronskih zvijezda, za ograničavanje nuklearne jednadžbe stanja.

C1. Razviti i primijeniti relativističku kvazičestičnu aproksimaciju slučajnih faza na konačnoj temperaturi (FT-RQRPA) za nuklearna pobuđenja uključujući konačnu temperaturu, nuklearnu deformaciju i korelacije sparivanja.

C2. Razviti jedinstveni model zasnovan na RNEDF-u za beta raspade, uhvat elektrona i međudjelovanje neutrina i jezgre pri konačnoj temperaturi i deformaciji i primijeniti ga u izračunima stopa navedenih procesa.

C3. Postaviti teorijski okvir za neutronski inducirane reakcije od astrofizičke važnosti i primjene u proračunima udarnih presjeka i Maxwellovih udarnih presjeka.

C4. Istražiti EoS nuklearne materije korištenjem podataka iz spajanja neutronskih zvijezda i novih eksperimenata raspršenja elektrona s narušenjem pariteta .

C5. Integrirati izračunata nuklearna svojstva i procese na konačnoj temperaturi u modele nukleosinteze.

C6. Istražiti dinamiku induciranog procesa fisije od sedla do cijepanja, uključujući formiranje vrata i pucanje.

C7. Razviti metodu generatorskih koordinata ovisnu o vremenu koja koristi trajektorije iz samosuglasne teorije energijskog funkcionala gustoće ovisne o vremenu kao generatorske koordinate.

C8. Formulirati kvantnu teoriju disipacije za nuklearno kolektivno gibanje.

C9. Izvođenje sustavnih simulacija fisije relevantnih za astrofizičke primjene.

A.Ravlic, T. Niksic, Y. F. Niu, P. Ring, N.Paar, Axially deformed relativistic quasiparticle random-phase approximation based on point-coupling interactions, Phys. Rev. C 110, 024323 (2024).

A.Kaur, E. Yuksel, N. Paar, Electric dipole transitions in the relativistic quasiparticle random-phase approximation at finite temperature, Phys. Rev. C. 109, 014314 (2024).

B. Li, D. Vretenar, T. Nikšić, P.W. Zhao, J. Meng, Time-dependent density functional theory study of induced-fission dynamics of 226Th, Phys. Rev. C 110, 034302 (2024).

A.Kaur, E. Yuksel, N. Paar, Finite-temperature effects in magnetic dipole

transitions, Phys. Rev. C 109, 024305 (2024).

D.D. Zhang, D. Vretenar, T. Nikšić, P.W. Zhao, J. Meng, Multinucleon transfer with time-dependent covariant density functional theory, Phys. Rev. C 109, 024614 (2024).

B. Li, D. Vretenar, T. Nikšić, D.D. Zhang, P.W. Zhao, J. Meng, Entanglement in multinucleon transfer reactions, Phys. Rev. C 110, 034611 (2024).

P. S. Koliogiannis , M. Vikiaris, C. Panos , V. Petousis , M. Veselsky´, and Ch. C. Moustakidis, Configurational entropy and stability conditions of fermion and boson stars, Phys. Rev. D 110, 104077 (2024).

M. Veselsky´, P.S. Koliogiannis, V. Petousis, J. Leja, Ch.C. Moustakidis, How the HESS J1731-347 object could be explained using K-condensation, Phys. Lett. B 860, 139185 (2025).