一项合作研究引入了一种新方法，用于模拟恒星中的基本低能核反应。通过研究这些反应的结果，研究人员制定了一个新的预测模型，增强了我们对宇宙中元素形成的理解。新研究提供了一种创新方法来模拟恒星中元素的形成，提高了我们对宇宙中核反应的把握。
北卡罗来纳州立大学和密歇根州立大学的新研究为低能核反应建模开辟了一条新途径，而低能核反应是恒星内部元素形成的关键。这项研究为计算核子在粒子带电时如何相互作用奠定了基础。
预测原子核（质子和中子的原子团，合称为核子）结合形成更大的化合物核的方式，是了解恒星中元素形成过程的重要一步。
由于相关的核相互作用很难通过实验来测量，物理学家使用数值晶格来模拟这些系统。这种数值模拟中使用的有限晶格实质上是围绕一组核子的假想盒子，物理学家可以利用它来计算由这些粒子形成的原子核的性质。
北卡罗来纳州立大学和密歇根州立大学的研究人员开发出一种新方法，用于模拟低能核反应，这对了解恒星中元素的形成至关重要。他们的方法包括在数值晶格中分析反应的最终产物，从而推断出反应特性。这就产生了一种新的公式，它改进了对这些核反应的预测，为深入了解宇宙中元素的合成过程提供了依据。资料来源：塞巴斯蒂安-柯尼希
低能反应模拟的挑战
然而，迄今为止，这类模拟还缺乏一种方法来预测涉及由多个质子产生的带电簇的低能反应的特性。这一点非常重要，因为这些低能反应对恒星中元素的形成等至关重要。
北卡罗来纳州立大学物理学助理教授、该研究的通讯作者塞巴斯蒂安-柯尼希（Sebastian König）说："虽然'强核力'将原子核中的质子和中子结合在一起，但质子之间的电磁斥力对原子核的整体结构和动力学起着重要作用。这种力在最低能量时尤其强大，许多重要的过程都发生在这里，这些过程合成了构成我们所知世界的元素。但理论要预测这些相互作用却极具挑战性。"
为了解决这个问题，柯尼希及其同事决定逆向研究。他们的方法着眼于晶格内反应的最终结果--化合物核--然后回溯发现反应所涉及的性质和能量。
"我们不是在计算反应本身，而是在研究最终产物的结构，"柯尼希说。"当我们改变'盒子'的大小时，模拟和结果也会随之改变。从这些信息中，我们实际上可以提取出决定这些带电粒子相互作用时会发生什么的参数。"
这项工作的第一作者、北卡罗来纳州立大学研究生俞杭补充说："公式的推导出乎意料地具有挑战性，但最终结果相当漂亮，而且具有重要的应用价值。"
开发新的预测公式
根据这些信息，研究小组开发了一个公式，并将其与通过传统方法进行评估的基准计算进行了测试，以确保结果准确无误，并可用于未来的应用中。
柯尼希说："这是一项背景工作，它告诉我们如何分析模拟，以提取我们所需的数据，改进对核反应的预测。宇宙是巨大的，但要了解它，就必须研究它最微小的组成部分。这就是我们在这里所做的--关注小细节，以便更好地为我们的大局分析提供信息。"
