ДОСЛІДЖЕННЯ енергії зв’язку легких ядер у компактних зорях

 

К. А. Шаульський¹, С. П. Майданюк²

 

¹ Київський Національний Університет ім. Тараса Шевченка

² Інститут ядерних досліджень НАН України

 

Однією з найсуттєвіших характеристик, що є проявом ядерних сил, є енергія зв’язку ядер. Дослідження питання, що стане з ядрами, якщо їх помістити в екстремальні умови, дає можливість значно розширити наші уявлення про ядерні сили.

 

У своєму дослідженні нами зроблено фокус саме на аналіз цієї характеристики для найлегших ядер, що знаходяться у середовищі компактних зірок [1]. Нас цікавлять наступні питання. Чи можуть ядерні сили тримати зв’язані системи з нуклонів або такі ядра розриваються гравітаційними силами, тиском середовища зірок? Чи змінюються саме ядерні сили у таких умовах та як саме? Як саме це проявляється для різних компактних зірок, від білих карликів до нейтронних зірок?

 

Щоб відповісти на такі запитання та отримати перші оцінки, ми отримуємо аналітичні розв’язки для енергії зв’язку для найлегших ядер, у рамках багатонуклонної теорії ядра [2, 3] (куди ми включили додатково свій новий формалізм сил впливу на ядро у зірці). Нами обрано політропну модель зірки (яка часто використовується у перших наближеннях при дослідженні білих карликів та інших типів зірок [4]), яка дає найпростіше та ясне зрозуміння.

 

Ми вивчаємо, як саме змінюється енергія зв’язку легких ядер під впливом середовища компактних зірок. Виявлено, що починаючи від деякої критичної відстані між ядром, що досліджується, та центром зірки ядро розсипається на нуклони (на основі аналізу повної енергії ядра від параметрів зірки). Згідно до результатів обчислень, це явище так званої дисоціації ядер не виникає у білих карликах у рамках такого розгляду (тобто для цього сил гравітаційного тиску на ядро недостатньо). Але таке явище ми спостерігаємо у нейтронних зірках.

 

Нами отримано значення критичної відстані від центру зірки для найлегших ядер при густинах, що характерні для нейтронних зірок, починаючи з якої існує дисоціація ядер. Тобто, у рамках поєднання аналітичного представлення багатонуклонної моделі ядра з достатньо простою політропною моделлю зірки нами отримано фізичне пояснення явища дисоціації ядер у компактних зірках.

 

1. А. Ю. Потехин, Физика нейтронных звезд, УФН 180, 1279–1304 (2010).
2. K. Wildermuth, Y. C. Tang, A Unifierd Theory of the Nucleus (Vieweg, 1977).
3. Y. C. Tang, M. LeMere, D. R. Thompson, Phys. Rep. 47, 167–223 (1978).
4. Г. С. Бисноватый-Коган, Релятивистская астрофизика и физическая космология, (Москва, Красанд, 2011, 376 стр.).
5. A. I. Steshenko, G. F. Filippov, Size and shape of neutron-excess nuclei, Journ. Nucl. Phys. 14, 715 (1971) [In Russian: А. И. Стешенко, Г. Ф. Филиппов, Размеры и форма ядер с избытком нейтронов, Ядерная Физика 14 (вып. 4), 715 (1971)].