Ядрена физика

Повече от 99% от веществото на Земята се съдържа в атомните ядра. Следователно познаването на тези обекти е ключова предпоставка за нашето разбиране за миналото и бъдещето на материалния свят. ИСФИ изследва само част от феномените, които атомните ядра разкриват.

Кварките и глуоните, които изграждат съставните части на ядрата, т.е. протоните и неутроните, се изучават чрез сблъскване на тежки ядра с релативистки скорости. Състоянието, което се създава в този процес се нарича „кварк-глуонна плазма“ и се смята, че то е съществувало части от секундата след избухването на Големия Взрив. Експериментът ALICE в CERN, към който ИСФИ е асоцииран член, изследва това състояние от момента на неговото образуване до разпада му в по-стабилни адрони.

В процеса на охлаждането на Вселената са се сформирали изотопи с неголеми маси. По-тежките елементи се образуват значително по-късно по време на различни етапи от звездната еволюция. Опитите да се създадат елементи на Земята , по-тежки от тези в звездите, се превръща в една от основнате теми на ядрената физика за десетилетия. Членове на ИСФИ участват в синтеза на най-тежките елементи, известни на човечеството, чрез активно сътрудничество с Обединения Институт за Ядрени Изследвания в Дубна (Русия). В частност химическото изолиране на новосъздадените свръхтежки ядра е основано на тенденциите в периодичния закон. Едно от основните предизвикателства пред модерната химия е да се наблюдават и изследват елементи, които принадлежат на 8-ия период с ненаблюдавани до момента g електрони, за които релативистките ефекти се очаква да играят много важна роля.

За по-точното разбиране на нуклеосинтеза в звездите е необходимо изследването на нестабилни ядра, които са важна част от този процес. Количественото описание на тези краткоживущи ядра е предизвикателство към утвърдените многочастични теории, които са приложими главно към по-стабилни изотопи.