Pristupačnost
Ante Ravlić i Nils Paar s Fizičkog odsjeka u suradnji s kolegama na Michigan State University i University of North Carolina u SAD-u, nedavno su objavili rad “Finite-temperature electron-capture rates for neutron-rich nuclei near N=50 and effects on core-collapse supernova simulations” u časopisu Physical Review C, kojem je dodijeljena preporuka urednika (Editors’ Suggestion).
Odavno je poznato da reakcije posredovane slabom silom imaju prominentnu ulogu u dinamici supernovi s kolapsirajućom sredicom (CCSNe). Najvažnija od njih je reakcija uhvata elektrona gdje jezgra “uhvati” elektron koji se nalazi u okolini prisutnoj pred kolaps zvijezde i pri tome pretvori jedan proton u neutron (čime materija postaje neutronski bogatija) te otpušta elektronske neutrine. Izlazni neutrini smanjuju entropiju sredice dok se smanjivanje broja raspoloživih elektrona u sustavu može karakterizirati omjerom broja elektrona i bariona. Upravo ta dva efekta direktno utječu na dinamiku CCSNe, stoga postoji velika motivacija za poboljšano teorijsko modeliranje uhvata elektrona u jezgri.
Za potrebe ovog rada koristili smo dva nedavno razvijena mikroskopska računa koji su bazirani na kvazičestičnoj aproksimaciji nasumičnih faza na konačnoj temperaturi (FT-QRPA) i energijskim nuklearnim funkcionalima gustoće (ENDF): (i) račun temeljen na nerelativističkom Skyrme ENDF i (ii) onaj temeljen na relativističkoj D3C* interakciji. Za termodinamički relevantne uvjete oba računa predviđaju konzistentne rezultate stopa uhvata elektrona s maksimalnim razlikama unutar jednog reda veličine.
Numeričke simulacije dinamke CCSNe su napravljene koristeći sferno-simetrični 1D kod. Usporedba rezultata za važne opservable u CCSNe kao što su: maksimalni luminozitet elektronskih neutrina te obuhvaćena masa u „core bounce“ trenutku pokazuje razlike unutar 5% između dva teorijska modela. Ovaj rezultat implicira da su nedavno razvijeni teorijski računi došli do točke gdje su međusobno konzistentni, i neodređenosti koje dolaze od modeliranja reakcije uhvata elektrona su sada na prihvatljivoj razini za pouzdano modeliranje evolucije CCSNe.
U ovom radu izračuni stopa uhvata elektrona su napravljeni za 78 jezgara u okolini magičnog broja N = 50, za koje je iz prijašnjih simulacija poznato da imaju veliki utjecaj na dinamiku CCSNe. U budućim istraživanjima nastojat ćemo proširiti naše izračune stopa uhvata elektrona duž cijele karte nuklida te rezultate učiniti dostupnima cijeloj zajednici nuklearnih astrofizičara.
(Na slici je prikazana ovisnost omjera broja elektrona i bariona o centralnoj gustoći koristeći različite teorijske modele kojim su izračunate stope uhvata elektrona)
Više pojedinosti o objavljenom članku:
S. Giraud, R. G. T. Zegers, B. A. Brown, J. M. Gabler, J. Lesniak, J. Rebenstock, E. M. Ney, J. Engel, A. Ravlić, and N. Paar, Physical Review C 105, 055801 (2022).
https://journals.aps.org/prc/abstract/10.1103/PhysRevC.105.055801
