Новый метод приближенного расчета потенциальной энергии взаимодействия двух атомных ядер (на примере кулоновского взаимодействия)

Вестник ТюмГУ. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика.


Выпуск:

2019. Том 5. №2

Название: 
Новый метод приближенного расчета потенциальной энергии взаимодействия двух атомных ядер (на примере кулоновского взаимодействия)


Для цитирования: Литневский В. Л. Новый метод приближенного расчета потенциальной энергии взаимодействия двух атомных ядер (на примере кулоновского взаимодействия) / В. Л. Литневский, Л. А. Литневский, Г. И. Косенко, С. И. Мазур // Вестник Тюменского государственного университета. Физико-математическое моделирование. Нефть, газ, энергетика. 2019. Том 5. № 2. С. 59-70. DOI: 10.21684/2411-7978-2019-5-2-59-70

Об авторах:

Литневский Владимир Леонидович, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики и химии, Омский государственный университет путей сообщения; eLibrary AuthorID, vlad.lit@bk.ru

Литневский Леонид Аркадьевич, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры физики и химии, Омский государственный университет путей сообщения; eLibrary AuthorID, litnevskyla@yandex.ru

Косенко Григорий Иванович, доктор физико-математических наук, профессор кафедры физико-математических дисциплин, филиал Военной академии материально-технического обеспечения им. генерала армии А. В. Хрулёва (г. Омск); eLibrary AuthorID, ScopusID, kosenkophys@gmail.com

Мазур Сергей Иванович, аспирант, Омский государственный технический университет; eLibrary AuthorID, ORCID, ResearcherID, mazur1sergey@gmail.com

Аннотация:

Для моделирования процесса столкновения атомных ядер необходимо знать потенциальную энергию их взаимодействия. Увеличение точности описания формы системы (увеличение количества рассматриваемых степеней свободы), а также учет структуры атомных ядер позволяет существенно продвинуться в понимании процессов, происходящих при их столкновении. С другой стороны, увеличение точности расчета существенно увеличивает время, необходимое для его выполнения. Так, при учете четырех параметров формы системы (расстояние между центрами масс ядер, параметр деформации ядра-снаряда и ядра-мишени, а также угол между линией, соединяющей центры масс ядер, и осью симметрии ядра-мишени) расчет карты потенциальной энергии занимает около суток. Добавление параметра, описывающего ориентацию ядра-снаряда в пространстве, увеличивает время расчета карты в десять раз. Для учета всех возможных относительных ориентаций сталкивающихся ядер (три угла Эйлера) требуется ввести еще один параметр, что увеличивает время расчета еще в десять раз. Наконец, учет диффузности ядерной поверхности увеличивает время расчета еще в тысячу раз. В результате задача расчета карты потенциальной энергии взаимодействия атомных ядер становится практически невыполнимой. В настоящей работе предложен приближенный метод, позволяющий существенно ускорить процесс расчета энергии взаимодействия сталкивающихся атомных ядер, при этом точность расчета остается достаточно высокой. Апробация метода произведена для расчета потенциальной энергии кулоновского взаимодействия двух сферических атомных ядер, находящихся на произвольном расстоянии друг от друга. В работе производится сравнение точности и времени расчетов, выполненных по традиционным методам, по предложенному приближенному методу и по аналитической формуле для кулоновского взаимодействия двух сферически симметричных атомных ядер. Показано, что применение разработанного метода является целесообразным при расчетах, учитывающих деформацию и взаимную ориентацию сталкивающихся ядер, а также при необходимости учитывать диффузность распределения ядерного вещества (диффузность ядерной поверхности).

Список литературы:

  1. Brack M. Funny hills: The shell-correction approach to nuclear shell effects and its applications to the fission process / M. Brack, J. Damgaard, A. S. Jensen, H. C. Pauli, V. M. Strutinsky, C. Y. Wong // Reviews of Modern Physics. 1972. Vol. 44. № 2. Pp. 320-405. DOI: 10.1103/RevModPhys.44.320
  2. Denisov V. Yu. Interaction of two deformed, arbitrarily oriented nuclei / V. Yu. Denisov, N. A. Pilipenko // Physical Review C. 2007. Vol. 76. № 1. 014602. DOI: 10.1103/PhysRevC.76.014602
  3. Gross D. H. E. Friction model of heavy-ion collisions / D. H. E. Gross, H. Kalinovski // Physics Reports. 1978. Vol. 45. № 3. Pp. 175-210. DOI: 10.1016/0370-1573(78)90031-5
  4. Ismail M. Azimuthal angle dependence of Coulomb and nuclear interactions between two deformed nuclei / M. Ismail, A. Y. Ellithi, M. M. Botros, A. E. Mellik // Physical Review C. 2007. Vol. 75. № 6. 064610. DOI: 10.1103/PhysRevC.75.064610
  5. Kurmanov R. S. New approach to calculating the potential energy of colliding nuclei / R. S. Kurmanov, G. I. Kosenko // Physics of Atomic Nuclei. 2014. Vol. 77. № 12. Pp. 1442-1452. DOI: 10.1134/S1063778814120102
  6. Litnevsky V. L. Allowance for the orientation of colliding ions in describing the synthesis of heavy nuclei / V. L. Litnevsky, G. I. Kosenko, F. A. Ivanyuk, V. V. Pashkevich // Physics of Atomic Nuclei. 2012. Vol. 75. № 12. Pp. 1500-1512. DOI: 10.1134/S1063778812110142
  7. Litnevsky V. L. Allowance for the tunnel effect in the entrance channel of fusion-fission reactions / V. L. Litnevsky, G. I. Kosenko, F. A. Ivanyuk // Physics of Atomic Nuclei. 2016. Vol. 79. № 3. Pp. 342-350. DOI: 10.1134/S1063778816020113
  8. Marten J. Langevin description of heavy-ion collisions within the surface friction model / J. Marten, P. Fröbrich // Nuclear Physics, Section A. 1992. Vol. 545. № 4. Pp. 854-870. DOI: 10.1016/0375-9474(92)90533-P
  9. Pashkevich V. V. On the asymmetric deformation of fissioning nuclei / V. V. Pashkevich // Nuclear Physics A. 1971. Vol. 169. № 2. Pp. 275-293. DOI: 10.1016/0375-9474(71)90884-0
  10. Sierk A. J. Macroscopic model of rotating nuclei / A. J. Sierk // Physical Review C. 1986. Vol. 33. № 6. Pp. 2039-2053. DOI: 10.1103/PhysRevC.33.2039