Une équipe de physiciens nucléaires de l'Ohio University a proposé un nouveau modèle théorique pour calculer les propriétés d'appariement des noyaux atomiques, y compris ceux trouvés dans des environnements astrophysiques extrêmes. Comme dans certains solides dans lesquels deux électrons en interaction s'apparient pour agir comme un seul objet qui conduit à la supraconductivité, les neutrons (ou protons) en interaction dans les noyaux s'apparient pour provoquer une superfluidité (ou supraconductivité) dans les noyaux.

Le nouveau modèle permet d'effectuer des calculs rapides et efficaces lors de l'examen des caractéristiques de noyaux exotiques hautement riches en neutrons ou en protons trouvés dans les explosions de supernova et lorsque les étoiles entrent en collision, comme dans les fusions d'étoiles à neutrons.

Md. Abdullah Al Mamun, doctorant en physique de l'Ohio, chercheur postdoctoral Dr. Constantinos Constantinou, et le Dr Madappa Prakash ont publié leurs recherches, « Appariement de propriétés à partir de distributions aléatoires de niveaux d'énergie d'une seule particule », dans Examen physique C , un journal de l'American Physical Society.

Le nouveau "modèle d'espacement aléatoire" utilise des niveaux d'énergie que les neutrons et les protons peuvent occuper dans un noyau individuel de manière aléatoire autour des énergies appropriées. Les moyennes sur des milliers de ces configurations aléatoires facilement générées permettent de placer des limites basées sur des statistiques sur les propriétés thermiques telles que l'entropie, chaleur spécifique, etc., de noyaux. Basé sur des méthodes appropriées pour les systèmes à grands nombres, les chercheurs avaient prédit une transition de phase brutale dans les noyaux, ce qui n'a pas été observé expérimentalement.

Ce qui a été observé à la place est une forme en S lisse dans la chaleur spécifique. Les noyaux et les nanoparticules héritent de grandes fluctuations dans les propriétés d'appariement en raison de leurs petites tailles. Le modèle d'espacement aléatoire avec l'inclusion des fluctuations reproduit la forme en S observée, ce qui est encourageant.

Les prédictions du modèle d'espacement aléatoire permettent d'explorer le phénomène d'appariement dans les sites astrophysiques qui abritent des noyaux exotiques, ouvrant la voie à la détermination de la façon dont des éléments plus lourds que le fer ont été synthétisés dans notre univers, un problème de longue date qui attend une résolution.