Correlaties in twee-component Fermi systemen: kan Tan's contact een brug slaan tussen kernen en koude gassen?
[Begeleiding : Wim Cosyn en Jan Ryckebusch (promotor) ]
Algemene context
Kernen zijn samengesteld uit sterk interagerende protonen (p) en neutronen (n), gezamelijk aangeduid als nucleonen (N). Kernen zijn dan ook uitgesproken voorbeelden van sterk gecorreleerde mesoscopisch systemen. Het standaardmodel voor de kern, in gebruik sinds de jaren vijftig van vorige eeuw, is het "nuclear shell model". In dit model bewegen neutronen en protonen onafhankelijk van elkaar in goed gedefinieerde kwantumorbitalen in het gemiddelde nucleaire veld. Kwantum Monte-Carlo berekeningen kunnen de Schrödingervergelijking exact oplossen tot en met 12 deeltjes. Voor kernen met een massagetal groter dan 12 maakt men gebruik van benaderingen, zoals de cluster expansie techniek of de gecorreleerde-basis functie theorie. Uit verzameld experimenteel werk van de afgelopen drie decades kan men concluderen dat ook een kern meer is dan de som van zijn samenstellende delen. Zo werd vastgesteld dat slechts gedurende 70 tot 80% van de tijd nucleonen zich gedragen als onafhankelijke deeltjes. De rest van de tijd zijn de nucleonen sterk onderhevig aan gecorreleerd gedrag. Dit gedrag wordt gedomineerd door paarcorrelaties. Vooral de sterk repulsieve pit bij zeer korte internucleon afstanden en de tensor component van de nucleon-nucleon kracht zijn verantwoordelijk voor de paarcorrelaties. Recente metingen bij hoge vierimpulsoverdracht hebben aangetoond dat gecorreleerde nucleonparen een toestand vormen met een hoge relatieve impuls en een kleine massacentrum impuls.

De paarcorrelaties zijn ondermeer waarneembaar in inclusieve elektronenverstrooiing aan kernen [1]. Daarbij meet men de verhouding van de werkzame doorsnede op kernen en op het deuteron. Gecorreleerde nucleon paren zijn hoofdzakelijk proton-neutron paren met slechts een kleine fractie proton-proton paren [2] [3].

Doelstelling van de masterproef
Er werd in de onderzoeksgroep recent een benaderingstechniek ontwikkeld om het gecorreleerd gedrag van nucleonen te quantificeren. Met deze techniek kan men ondermeer de kwantumgetallen van de gecorreleerde paren in kernen te bepalen [4]. Met de ontwikkelde techniek bleek duidelijk dat de grootste contributie tot de correlaties in kernen komt van proton-neutron interacties. Om deze manier kan een brug geslagen worden met twee-component Fermi gassen die met elkaar interageren via korte-dracht interacties. Tan's contact is een maat voor de graad waarin de twee componenten in het Fermi gas gecorreleerd zijn. Op basis van die grootheid kan men heel wat andere fysische grootheden voorspellen. In de masterproef zul je de nucleaire equivalent van Tan's contact berekenen en nagaan in hoeverre men op basis hiervan andere grootheden kan voorspellen. Dit is een actueel onderwerp (zie bijvoorbeeld arXiv:1503.07047 en referenties daarin) .

Mobiliteitsaspect van de masterproef
De onderzoeksgroep heeft verschillende internationale partners voor dit onderwerp.

Het proefschrift sluit aan bij de vakken Statistische Fysica, Computationele Fysica en Veeldeeltjesfysica.

Referenties:

[Terug naar overzicht thesisonderwerpen]