Ученый из НИИ ядерной физики имени Д.В. Скобельцына МГУ имени М.В. Ломоносова разработал и обосновал новый алгоритм, который позволит оценить, с какой вероятностью химический элемент может возникнуть при взрыве сверхновой. Работа опубликована в журнале Physical Review C.

Ученые сформулировали и доказали новый алгоритм, дельта-метод, служащий для вывода формулы и расчета асимптотического коэффициента нормировки (АНК) волновой функции связанного состояния ядра А, состоящего из двух ядер В и С. Асимптотический нормировочный коэффициент волновой функции состояния ядра – это единственный показатель, от которого зависит сечение захвата нуклона ядром в той области энергий, которые достижимы в астрофизических процессах. Если можно рассчитать такой коэффициент, то можно и предсказать возможность синтеза различных ядер, например, при вспышках сверхновых.

Ученые отмечают, что в отличие от традиционного метода, существующего с 1984 года, новый алгоритм позволяет получить аналитические выражения для парциальной амплитуды рассеяния В на С и АНК, что сильно упрощает вычисления и не содержит ограничений на величины зарядов ядер В и С. В результате расширяется круг элементов, для которых можно оценить вероятность их создания во Вселенной при взрыве сверхновых звезд.

В качестве примера ученые рассмотрели в публикации связанное состояние кислорода-16, состоящего из ядер гелия-4 и углерода-12, для которого традиционный метод не позволяет найти надежные значения АНК. Знание АНК практически определяет сечение реакции радиационного захвата, которая является основным механизмом образования ядер тяжелее ядра гелия.

В работе использовалась теория эффективного радиуса для заряженных частиц, справедливая в области низких энергий, достижимых при взрыве сверхновой звезды. В качестве исходных данных используется экспериментальная информация об энергетической зависимости парциальных фаз рассеяния ядер В и С и энергии их связи в ядре А для конкретных квантовых состояний.

Ученому из МГУ принадлежит идея доказательства справедливости нового дельта-метода, который является завершающим шагом в теории эффективного радиуса, а также расчет АНК для связанного состояния 16О с полным угловым моментом и четностью 2+.

«До недавнего времени традиционный метод расчета АНК применялся для легчайших ядер. Новый метод позволяет вычислять АНК и, следовательно, вероятность создания новых элементов с большим зарядом ядра. Таким образом, он создает новое перспективное направление в ядерной астрофизике», — пояснил один из авторов работы, ведущий научный сотрудник НИИЯФ МГУ Юрий Орлов.

Исследование проведено совместно с учеными из Национального университета Узбекистана и Национального университета наук и технологий (Пакистан).