New Horizons in Fundamental Physics

این مجلد، جدیدترین موضوعات را در موضوعات منتخب در سراسر فیزیک هسته‌ای مدرن ارائه می‌کند، که زمینه‌های مهم برای تحقیق را پوشش می‌دهد و ارتباط آن‌ها با بسیاری از حوزه‌های مختلف فیزیک را نشان می‌دهد.

پیشرفت اخیر در مطالعه هسته‌های فوق سنگین و عجیب و غریب را توصیف می‌کند که دانش ما را به سمت عناصر سنگین‌تر و ایزوتوپ‌های غنی‌تر از نوترون سوق می‌دهد. با گسترش فیزیک هسته ای به سیستم هایی که چندین برابر چگالی تر از هسته هسته اتم هستند، وارد قلمرو فیزیک ستارگان نوترونی و احتمالاً ستاره های کوارکی می شویم، موضوعی که با بسیاری از تحقیقات زمینی و فضایی به شدت مورد بررسی قرار گرفته است. ماموریت ها و همچنین کارهای نظری متعدد. با برخورد دو هسته در انرژی های فوق نسبیتی بسیار بالا، می توان یک گلوله آتشین از ماده بسیار داغ ایجاد کرد که یادآور کیهان بسیار کوتاه پس از انفجار بزرگ است که منجر به فازی از هادرون های ذوب شده و کوارک ها و گلوئون های آزاد می شود که به اصطلاح کوارک نامیده می شود. - پلاسما گلوئون

این مطالعات با تأثیرات بسیار مهم در زمینه‌های دیگر مرتبط است. در طول برخورد یون‌های سنگین، میدان‌های الکتریکی با قدرت بسیار زیاد تولید می‌شود که به طور بالقوه خلاء سیستم فیزیک اتمی را بی‌ثبات می‌کند و متعاقباً منجر به فروپاشی حالت خلاء و انتشار پوزیترون می‌شود. در ستارگان نوترونی، ماده فوق چگال ممکن است از میدان‌های مغناطیسی بسیار بالا پشتیبانی کند، بسیار فراتر از هر چیزی که بتوان در آزمایشگاه تولید کرد، و به طور قابل‌توجهی بر ویژگی‌های ستاره‌ای تأثیر می‌گذارد.

در چگالی‌های بسیار بالا، نسبیت عام فروپاشی ستاره را پیش‌بینی می‌کند. یک سیاهچاله با این حال، تعدادی از فعالیت‌های نظری فعلی، که نظریه انیشتین را اصلاح می‌کنند، به سناریوهای جایگزین احتمالی اشاره می‌کنند که ممکن است از این فروپاشی اجتناب شود.

این و موضوعات مرتبط در این کتاب در مجموعه‌ای از فصل‌های بسیار خواندنی مورد بررسی قرار گرفته‌اند. علاوه بر این، این کتاب شامل تجزیه و تحلیل های اساسی از جنبه های عملی مربوط به انتقال به منبع برق عمدتاً بر اساس انرژی های تجدیدپذیر است، که این سناریو را کمتر از نظر مهندسی و بیشتر از نقطه نظر فیزیک بررسی می کند.

در حالی که موضوعات دامنه وسیعی از فعالیت‌ها را شامل می‌شوند، مشارکت‌ها همپوشانی گسترده‌ای را در روش‌شناسی و ابزارهای تحلیلی و عددی درگیر در مقابله با این زمینه‌های تحقیقاتی متنوع که خط مقدم علم مدرن هستند، نشان می‌دهد.

This volume presents the state-of-the-art in selected topics across modern nuclear physics, covering fields of central importance to research and illustrating their connection to many different areas of physics.

It describes recent progress in the study of superheavy and exotic nuclei, which is pushing our knowledge to ever heavier elements and neutron-richer isotopes. Extending nuclear physics to systems that are many times denser than even the core of an atomic nucleus, one enters the realm of the physics of neutron stars and possibly quark stars, a topic that is intensively investigated with many ground-based and outer-space research missions as well as numerous theoretical works. By colliding two nuclei at very high ultra-relativistic energies one can create a fireball of extremely hot matter, reminiscent of the universe very shortly after the big bang, leading to a phase of melted hadrons and free quarks and gluons, the so-called quark-gluon plasma.

These studies tie up with effects of crucial importance in other fields. During the collision of heavy ions, electric fields of extreme strength are produced, potentially destabilizing the vacuum of the atomic physics system, subsequently leading to the decay of the vacuum state and the emission of positrons. In neutron stars the ultra-dense matter might support extremely high magnetic fields, far beyond anything that can be produced in the laboratory, significantly affecting the stellar properties.

At very high densities general relativity predicts the stellar collapse to a black hole. However, a number of current theoretical activities, modifying Einstein’s theory, point to possible alternative scenarios, where this collapse might be avoided.

These and related topics are addressed in this book in a series of highly readable chapters. In addition, the book includes fundamental analyses of the practicalities involved in transiting to an electricity supply mainly based on renewable energies, investigating this scenario less from an engineering and more from a physics point of view.

While the topics comprise a large scope of activities, the contributions also show an extensive overlap in the methodology and in the analytical and numerical tools involved in tackling these diverse research fields that are the forefront of modern science.