Des chercheurs simulent directement la fusion des noyaux d’oxygène et de carbone

La fusion de deux noyaux est un processus complexe influencé par de nombreux facteurs. Ces facteurs incluent non seulement l’énergie relative et le moment angulaire des deux noyaux, mais aussi la façon dont leurs structures évoluent lors de leur collision. L’issue des collisions est considérablement influencée par la nature quantique des noyaux. La meilleure façon de gérer les complexités sous-jacentes est de simuler directement la façon dont les noyaux évoluent lors de leur collision, même si cela représente un effort de calcul considérable.

Dans une nouvelle étude, des chercheurs ont réalisé le calcul le plus complet à ce jour des processus de réaction de fusion. L’étude a utilisé des installations de supercalcul pour effectuer des milliers de simulations en fonction du temps.

Le travail est publié dans la revue Examen physique C.

La fusion nucléaire, qui consiste à fusionner deux noyaux en un seul, est importante pour la science fondamentale et constitue une source potentielle d’énergie sans carbone. Dans cette étude, les chercheurs ont obtenu une meilleure description de la fusion en simulant directement le processus de réaction. Les différences restantes entre les résultats de la simulation et les probabilités de fusion mesurées lors des expériences indiquent des phénomènes qui ne sont pas expliqués par les théories actuelles. Les scientifiques s’attendent à ce que ces phénomènes soient plus fréquents dans les réactions des isotopes rares à courte durée de vie dans les installations à faisceaux radioactifs de nouvelle génération.

Cette étude a mesuré la probabilité de fusion des isotopes d’oxygène avec des noyaux de carbone en fonction de l’énergie. La recherche a révélé un comportement oscillatoire non régulier remarquable dans les données expérimentales à haute résolution pour la dépendance de la probabilité de fusion à l’énergie de collision du système oxygène-carbone. En combinant des méthodes théoriques avancées, des calculs haute performance et des mesures expérimentales à haute résolution, l’étude offre l’image la plus claire à ce jour de la collision de noyaux complexes.

Le modèle amélioré des collisions nucléaires est très prometteur pour décrire les subtilités en jeu dans la fusion nucléaire. L’examen des différences actuelles entre l’expérience et la théorie fournira des informations sur les facteurs jusqu’ici inexplorés qui affectent le processus de fusion. Ces facteurs inexplorés deviendront plus pressants à mesure que les réactions des isotopes rares et de plus en plus éphémères deviendront un domaine de recherche plus important dans des installations telles que l’installation pour les faisceaux d’isotopes rares, une installation du département de l’énergie de l’université d’État du Michigan.