V přírodě existuje zhruba 260 stabilních a 2500 nestabilních jaderných izotopů od jádra vodíku po supertěžké prvky s hmotnostním číslem ~ 290. Struktura jader se výrazně liší nejen napříč krajinou tabulky izotopů, ale dokonce různé energetické stavy jednoho jádra vykazují velmi odlišné charakteristiky – vyskytují se excitace jednočásticového nebo kolektivního charakteru, rotační a vibrační stavy, tzv. pygmy nebo “breathing” módy, jevy jako např. backbending nebo wobbling a další. Je známo, že v atomových jádrech se může též vyskytovat clusterová struktura, kdy se jádro chová jako “molekula” jader Hélia4. Tato komplexita stavů a jevů se však rodí z jednoduchosti. Alespoň v principu lze všechny zmíněné jevy popsat studiem dynamiky jaderného Hamiltoniánu, k jehož konstrukci potřebujeme pouze znalost vzájemné nukleonové interakce. Popsat zrod komplexity jaderných stavů z jednoduché znalosti vzájemných interakcí mezi volnými nukleony je jedním z přetrvávajících problémů a výzev moderní teoretické fyziky.
Student se v průběhu své bakalářské práce seznámí se základními teoretickými modely pro popis atomových jader a jejich struktury. Provede rešerši současné literatury k tomuto tématu a poté odvodí a implementuje vlastní model vhodný pro výpočty jader. Bakalářská práce může sloužit jako výchozí bod pro další rozvíjení řešeného teoretického formalizmu i v rámci diplomové, případně doktorské práce.
[1] V. Zelevinsky, A. Volya, Physics of Atomic Nuclei, Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA (2017).
[2] J. Suhonen, From Nucleons to Nucleus, Springer-Verlag Berlin Heidelberg (2007).
[3] G. De Gregorio, F. Knapp, N. Lo Iudice, P. Veselý, Phys. Scr. 92, 074003, (2017).
[4] Publikace a semináře na toto téma, viz web stránky P. Veselého http://gemma.ujf.cas.cz/~p.vesely