Les réactions de fusion nucléaire à basse énergie sont influencées par la migration des nucléons et la composition des isospins des noyaux. Des études soulignent le rôle de la forme nucléaire et de la dynamique des isospins dans l'abaissement de la barrière de fusion, ce qui pourrait faire progresser la physique nucléaire et les solutions énergétiques. Crédit : Issues.fr.com
Les chercheurs élargissent les descriptions de la mécanique quantique des réactions de fusion nucléaire.
Les réactions de fusion nucléaire à faible énergie sont influencées par la migration des neutrons et des protons entre les noyaux en fusion et par leurs compositions d'isospin. Des recherches menées à l'aide de modèles informatiques à hautes performances ont montré l'importance de la dynamique de l'isospin et des formes nucléaires, en particulier dans les systèmes asymétriques riches en neutrons, révélant des implications importantes pour la physique nucléaire et les applications énergétiques potentielles.
Fusion nucléaire à faible énergie
Les réactions de fusion nucléaire à faible énergie peuvent potentiellement fournir de l’énergie propre. Dans les étoiles, les réactions de fusion à faible énergie pendant les étapes de combustion du carbone et de l’oxygène sont essentielles à l’évolution stellaire. Ces réactions offrent également de précieuses informations sur les processus exotiques qui se produisent dans la croûte interne des étoiles à neutrons lorsqu’elles accumulent de la matière. Cependant, les scientifiques ne comprennent pas entièrement la dynamique sous-jacente qui régit ces réactions.
La clé pour comprendre le processus de fusion est de comprendre comment les nucléons se déplacent entre les deux noyaux en fusion. Lorsque les noyaux se rapprochent suffisamment pour que les forces nucléaires deviennent efficaces, les neutrons et les protons peuvent migrer d'un noyau à l'autre. Ce mouvement facilite potentiellement le processus de fusion.
Contours ombrés des noyaux de calcium 40 et d'ytterbium 176 (40Ca+176Yb) lors de leur collision conduisant à la fusion, avec les courants de nucléons pour les neutrons en bleu et les protons en rouge. Le flux net de neutrons va de 176Yb à 40Ca et le flux de protons est l'inverse. Crédit : Sait Umar
Rôle de l'isospin dans les processus de fusion
Cette étude a exploré l'influence de la composition isospin sur les processus de fusion à basse énergie. Il s'agit d'une propriété nucléaire clé qui différencie les protons des neutrons. Les chercheurs ont utilisé des techniques informatiques et une modélisation théorique pour étudier la fusion de différents noyaux avec différentes configurations d'isospin. Les résultats montrent que la composition isospin des noyaux dans une réaction de fusion joue un rôle crucial dans la compréhension de la réaction.
Ces résultats apportent des informations sur les processus qui régissent les réactions de fusion à basse énergie. Ils pourraient améliorer la recherche scientifique sur les processus astrophysiques tels que la nucléosynthèse, essentielle à notre compréhension de l’univers dans son ensemble.
Étude des isotopes et des formes nucléaires
Dans cette étude, des chercheurs de l’Université Fisk et de l’Université Vanderbilt ont utilisé des techniques de modélisation théorique et informatique haute performance pour mener une étude détaillée de la méthode à plusieurs corps sur la façon dont la dynamique de l’isospin influence la fusion nucléaire à basse énergie à travers une série d’isotopes.
L'étude a également examiné comment la forme des noyaux impliqués affecte cette dynamique. Dans les systèmes où les noyaux ne sont pas symétriques, la dynamique de l'isospin devient particulièrement importante, conduisant souvent à une barrière de fusion abaissée, en particulier dans les systèmes riches en neutrons. Ce phénomène peut être étudié à l'aide d'installations spécialisées dans la génération de faisceaux composés de noyaux exotiques et instables.
Implications pour la physique et l'énergie nucléaires
Ces résultats fournissent des connaissances essentielles sur les processus nucléaires fondamentaux qui régissent ces réactions, qui ont de vastes implications pour des domaines tels que la physique nucléaire, l’astrophysique et, peut-être un jour, l’énergie basée sur la fusion.
Cette recherche a été soutenue par le Bureau des sciences et le Bureau de la physique nucléaire du ministère de l'Énergie.
