新研究揭示了碳核的结构

碳原子为构成生命基石的复杂有机化学提供了骨架。碳核的主要同位素碳 12 的物理学同样充满了多方面的复杂性。在新的研究中，密歇根州立大学和其他地方的物理学家利用核晶格有效场理论研究了碳12的低能核态结构。

正如我们所知，碳元素对有机化学和生命至关重要。最常见的同位素碳 12 的物理性质极其复杂。

许多实验和理论研究致力于确定碳 12 核态的能量和基础结构。

在这项新研究中，密歇根州立大学物理学家 Dean Lee 及其同事根据第一原理(物理学理论最基本的组成部分)计算了这些状态。

他们使用超级计算机和核晶格模拟来计算构成原子核的质子和中子形成的三维形状。

他们的结果表明，碳 12 的所有低能态都具有一个子结构，其中六个质子和六个中子聚集在一起形成阿尔法粒子。

阿尔法粒子是氦 4 原子核，包含两个质子和两个中子。

“一个众所周知的碳 12 核态是霍伊尔态，”物理学家说。

“这种状态的能量接近三个阿尔法粒子或氦核的能量阈值。”

“因此，这种能量极大地提高了氦燃烧恒星中碳的产生。这有助于解释宇宙中碳的存在。”

“我们的结果表明，霍伊尔态是由α粒子的‘弯曲臂’或钝角三角形排列组成的。”

“碳 12 的所有低能态都有一个固有形状，由三个 α 粒子组成，形成等边三角形或钝角三角形。”

研究小组的结果提供了有关核国家可能的几何形状的信息。

“我们使用核晶格有效场理论的从头计算框架计算了碳 12 的核态结构，”作者说。

“我们发现碳 12 的所有低位态都具有由三个 α 簇组成的固有形状，形成等边三角形或钝角三角形。”

“具有等边三角形形状的状态在平均场图中的粒子空穴激发方面也具有双重描述。”

“结果与实验数据一致，并提供了第一个与模型无关的碳 12 核态密度图。”

“这些结果有助于解释大爆炸后不久构成宇宙的氦和氢中碳的起源。”

研究结果发表在《自然通讯》杂志上。