Nucleaire Wigner distributies: een maatstok voor kwantumeffecten in de coördinaten- en impulsruimte
[Begeleiding : Wim Cosyn, Sam Stevens 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.
Nucleaire ééndeeltjes en tweedeeltjes impulsdistributies bevatten alle informatie over de golffunctie van de grondtoestand in de impulsruimte. Uit jarenlang onderzoek is het volgend beeld ontstaan. De nucleaire impulsdistributies bevatten twee regimes. Bij "lage" impulsen zijn de impulsdistributies eerder Gaussisch. Dit betekent dat de nucleonen onderhevig zijn aan random bewegingen met impulsen in een karakteristiek interval. De impulsdistributies hebben naast een Gaussisch gedeelte ook "vette staarten". Dit correspondeert met situaties waarbij de impuls extreme grote waarden aanneemt en nucleonen zich dicht in elkaars nabijheid bevinden. In dergelijke omstandigheden moet men zich bijvoorbeeld afvragen of de onderliggende quarkstructuur van de nucleonen een rol begint te spelen. De vette staarten in de impulsdistributies van kernen vertegenwoordigen ongeveer 20% van de totale impuls probabiliteitsdistributie en zijn bijvoorbeeld verantwoordelijk voor een heel groot gedeelte van de gemiddelde kinetische energie van de nucleonen in de kern.
Doelstelling van de masterproef
Wignerdistributies laten een meer directe link tussen de kwantuminformatie in de coördinaten- en impulsruimte toe [1] [2]. Het zijn zogenaamde quasi-probaliteitsdistributies, omdat ze bijvoorbeeld in een beperkt interval van de coördinaten en impulsen, een negatieve waarde kunnen aannemen. Dergelijke gebieden van negatieve probabiliteit geven bijvoorbeeld verder inzicht in het kwantummechanisch gedrag van het systeem.
Er werd in de onderzoeksgroep recent een benaderingstechniek ontwikkeld om het hoog-impuls gedrag van nucleonen te quantificeren. De techniek laat bijvoorbeeld toe om te voorspellen dat grootste contributie tot de hoge-impuls situaties in kernen komt van proton-neutron tensor interacties (dit is een vorm van spin-spin interacties). De experimentele bevestiging van dit gegeven werd recent gepubliceerd in het gezaghebbend vakblad Science [3]. Een ander recent resultaat van de techniek [4] is dat het mogelijk wordt om de kwantumgetallen en het aantal hoge-impuls paren in kernen te voorspellen.

Bedoeling van het proefschrift is om de recent ontwikkelde benaderingstechniek te gebruiken om de nucleaire Wignerdistributies te berekenen. Meer in het bijzonder, zullen de Wignerdistributies een particuliere invalshoek van de kwantummechanische origine van de hoge-impuls componenten in kernen toelaten. Dit zou bijvoorbeeld verder inzicht kunnen verschaffen in hoe quark vrijheidsgraden het hoge-impuls gedrag van kernen beïnvloeden. Dit is een onderwerp voor een student die een sterke theoretische interesse voor de interpretaties van de kwantummechanica wenst te combineren met computationele vaardigheden.
Mobiliteitsaspect van de masterproef
De onderzoeksgroep heeft verschillende internationale partners voor dit onderwerp.



Referenties:

[Terug naar overzicht thesisonderwerpen 2016-2017]