"Ab-initio" popis jaderných reakcí

• Název práce v češtině: "Ab-initio" popis jaderných reakcí
• Název v anglickém jazyce: Ab-initio description of nuclear reactions
• Klíčová slova: Teoretická jaderná fyzika
• Klíčová slova anglicky: Theoretical nuclear physics
• Akademický rok vypsání: 2023/2024
• Typ práce: diplomová práce
• Ústav: Ústav částicové a jaderné fyziky (32-UCJF)
• Vedoucí / školitel: Martin Schäfer
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 03.10.2023
• Datum zadání: 20.02.2024
• Datum potvrzení stud. oddělením: 20.02.2024

Zásady pro vypracování

The main goals of this research project is to get familiar with and to compare different bound state methods by studying two-, three-, and eventually four-body nuclear reactions. The special attention will be taken to the computational complexity of each method and their possible application using modern Effective Field Theory nuclear interactions. The student is expected to be increasingly involved in our ongoing international collaboration with the Hebrew University of Jerusalem (Israel), IJCLab in Orsay (France), and IPHC in Strasbourg (France).

Seznam odborné literatury

[1] M. Schafer and B. Bazak, Phys. Rev. C 107, 064001 (2023).
[2] M. Bagnarol, M. Schafer, B. Bazak, and N. Barnea, Phys. Lett. B 844, 138078 (2023).
[3] M. Luscher, Nucl. Phys. B 354, 531 (1991).
[4] J. Carbonell, A. Deltuva, A.C. Fonseca, R. Lazauskas, Prog. Part. Nucl. Phys. 74, 55 (2014).
[5] W. Horiuchi, Y. Suzuki, and K. Arai, Phys. Rev. C 85, 054002 (2012).
[6] C. Romero-Redondo, E. Garrido, P. Barletta, A. Kievsky, and M. Viviani, Phys. Rev. A 83, 022705 (2011).
[7] E. Hiyama, Y. Kino, and M. Kamimura, Prog. Part. Nucl. Phys. 5, 223 (2003).
[8] J. R. Taylor, Scattering Theory: The Quantum Theory of Nonrelativistic Collisions, Courier Corporation (2006).
[9] H. P. gen. Schieck, Nuclear Reactions: An Introduction, Lecture Notes in Physics, Springer Berlin, Heidelberg (2014)

Předběžná náplň práce

Teoretický popis jaderných reakcí představuje vysoce aktuální oblast současné jaderné fyziky. V situaci, kdy je většina modelů jaderných interakcí převážně fitována na rozptylová dvoučásticová data nebo na experimentální vlastnosti vázaných systémů, mohou teoretické předpovědi reakcí a jejich následné porovnání s experimentem přispět k hlubšímu pochopení jaderné síly. Přesný teoretický popis jaderných reakcí je taktéž důležitý při studiu mechanismů hvězdné nukleosyntézy nebo při výzkumu řízené jaderné fúze. Teprve nedávno umožnil pokrok ve výpočetních zdrojích a teorii provést první mikroskopické výpočty různých jaderných reakcí. V tomto přístupu je každý nukleon brán v rámci reakčního výpočtu dynamicky. Protože nejsou prováděna žádná zjednodušení na úrovni nukleonových stupňů volnosti, je tento teoretický popis často označován jako "ab-initio“ (od prvotních principů). V dnešní době jsou jaderné reakce studovány zejména pomocí metod "vázaných stavů". Tyto metody využívají bázi kvadraticky integrovatelných funkcí ve spojení s různými přístupy, které umožňují popsat reakční nebo rozptylové charakteristiky - např. past harmonického oscilátoru [1,2], periodická okrajová podmínka [3], metoda komplexního škálování [4,5] nebo Kohnův variační princip [6,7].

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

Theoretical description of nuclear reactions represents a highly topical field of contemporary nuclear physics. In a situation where the most nuclear interaction models are predominantly fitted to experimental two-body scattering data or few-body bound state properties, the theoretical predictions of nuclear reactions and their subsequent comparison with the experiment helps to improve our understanding of nuclear force. Moreover, the accurate theoretical description of nuclear reactions is often crucial in a study of stellar nucleosynthesis or in the nuclear fussion energy research. The current progress both in computational resources and theory has allowed only recently to perform fully microscopic calculations of various nuclear reactions. Here, each nucleon is treated dynamically and this theoretical description is often referred to as ab-initio since no simplifications are made on the level of nucleonic degrees of freedom in the few-body method applied. Nowadays, nuclear reactions are often studied using bound state methods which employ basis of square-integrable functions in connection with different approaches which allow to describe reaction or scattering properties - harmonic oscillator trap [1,2], periodic boundary condition [3], complex-scaling method [4,5], and Kohn variational principle [6,7].