Використовуючи абсолютно новий підхід, заснований на новаторському геометричному розумінні ентропії, група вчених знайшла новий спосіб розрахунку розмірів ядер в ізотопах гелію 4He, 6He, 8He, припускаючи тільки радіус протона. Цей метод, описаний у рецензованій статті, опублікованій в Annalen der Physik, працює як для матерії, так і для зарядових радіусів.
Навпаки, мікроскопічні моделі, зазвичай використовувані фізиками-ядерниками, складні і не можуть визначити, які результати по своїй суті випливають з фундаментальних принципів.
Ця область актуальна, тому що експерименти останніх декількох десятиліть з вимірювання розмірів ядер, часто з використанням великих міжнародних прискорювачів частинок, дозволили зібрати все більш докладні дані.
Команда дослідників з Університету Суррея використовувала кількісну геометричну термодинаміку (QGT), глибоко математичний підхід, заснований на фундаментальних міркуваннях варіаційного обчислення, який раніше успішно застосовувався для пояснення стабільності спіральних галактик і ролі їх центральних надмасивних чорних дір, ДНК і бакмінстерфуллерену (молекула C60).
Використовуючи ту ж фізику чорних дір, що і QGT, для дослідження ядерного режиму, вчені тепер продемонстрували її застосовність протягом 35 порядків масштабу довжини, більш широкого діапазону, ніж для будь-якої іншої фізичної теорії.
Дослідження були зосереджені на ізотопах гелію, але аналогічна обробка також успішна для більш широкої «гелієвої серії» атомних ядер 12C, 16O, 20Ne, 24Mg, 28Si, 32S, 36Ar, 40Ca. Команда очікує, що той же підхід призведе до цінної інформації для інших ядер, як стабільних, так і нестабільних. Очікується, що це поліпшить вивчення і розуміння фізики структури ядер.
Професор Кріс Джейнс, науковий співробітник Університету Суррея, каже, що "в розкритті фундаментальної наукової таємниці наші відкриття призведуть до критичного прогресу в об'єднанні квантової механіки і загальної теорії відносності. Переваги незмірні і актуальні в багатьох областях, від пізнання Всесвіту і розуміння фундаментальних принципів до розробки нових ліків і кращого зберігання енергії ".
Професор Вілтон Кетфорд, керівник дослідницької групи експериментальної ядерної фізики пояснює, що "результати здаються занадто хорошими, щоб бути правдою, але ми багато працювали над виявленням концептуальних зв'язків і узгодженості з мікроскопічною квантовою механікою і досягли більш глибокого розуміння. Основи нашого підходу лежать у зв'язках між ентропією, інформацією та симетрією, які є фундаментальними і застосовними у всіх масштабах, субатомних або космічних ".
Дослідження було опубліковано Annalen der Physik.