Nei nuclei, tutte le forze fondamentali della natura sono in gioco. La regione densa al centro di un atomo, dove si trovano i protoni e i neutroni, è un luogo in cui gli scienziati possono testare la loro comprensione delle interazioni fondamentali dei più piccoli elementi costitutivi della materia nell'universo.

Saori Pastore, assistente professore di fisica in Arts &Sciences presso la Washington University di St. Louis, aiuta a spiegare cosa succede nei nuclei quando decadono, si disperdono tra loro o entrano in contatto con particelle subatomiche.

La sua recente pubblicazione, "Transizioni deboli nei nuclei leggeri, " a novembre Frontiere in Fisica , contribuisce a un corpo sempre più accurato, calcoli descrittivi della struttura nucleare e delle reazioni.

La ricerca sulla teoria nucleare di Pastore integra direttamente il lavoro sperimentale nel programma nazionale di fisica nucleare e delle particelle, come il lavoro che sarà condotto presso la Facility for Rare Isotope Beams (FRIB), una struttura da 760 milioni di dollari che il Dipartimento dell'Energia (DOE) sta costruendo presso la Michigan State University (MSU). I fisici della Washington University hanno collaborato per decenni con i ricercatori della MSU, un hub del Midwest per la scienza nucleare.

Pastore è il ricercatore principale di una nuova sovvenzione del DOE Office of Science, "Calcoli quantistici Monte Carlo delle interazioni leptone-nucleo".

"Qui alla Washington University, eseguiamo calcoli microscopici della struttura nucleare e delle reazioni utilizzando metodi teorici e computazionali, "Ha detto Pastore. "Questo ci permette di conservare pienamente la complessità delle correlazioni e delle dinamiche nucleoniche, fondamentali per spiegare le proprietà nucleari.

"Forniamo alla comunità una stima accurata degli effetti nucleari, " lei disse.

Con la sua nuova borsa di studio DOE, Pastore sta affrontando il calcolo dei tassi di decadimento beta nei nuclei leggeri. Una recente pubblicazione di Physical Review C, scritto con il primo autore Garrett King, uno studente laureato in fisica alla Washington University, delinea l'approccio.

"Nel decadimento beta, un neutrone all'interno del nucleo decade in un protone con l'emissione di un elettrone e di un antineutrino, "Pastore ha detto. "Questi tassi sono noti sperimentalmente con grande precisione. Li usiamo per testare la validità del nostro modello microscopico.

"Utilizzeremo la sovvenzione per continuare questo programma di calcolo delle interazioni dei neutrini con i nuclei, in particolare, processi per i quali i dati sperimentali sono scarsi o difficili da ottenere o sconosciuti, " lei disse.

Pastore lavora a stretto contatto con la collaboratrice Maria Piarulli, professore assistente di fisica, e membri del Quantum Monte Carlo Group dell'università per far avanzare il lavoro dell'università con i ricercatori che utilizzano il nuovo FRIB. Fa anche parte del McDonnell Center for the Space Sciences' Particle and Nuclear Physics, Gruppo di ricerca Cosmologia e Gravitazione.

Originario del Salento, Italia, Pastore viaggiava molto per convegni e collaborazioni. Ora, a causa della pandemia di COVID-19, gran parte di quel lavoro viene svolto online.

"È più facile per i teorici spostare tutto online, — disse Pastore. — A volte è un po' stancante, ma niente di insormontabile. Mi sento molto fortunato di poter continuare a lavorare e vedere virtualmente i miei collaboratori.

"Penso che quello che manca davvero sia una sorta di tempo di qualità con i collaboratori, con questo intendo ambienti informali per chiacchierare e prendere un caffè, " ha detto. "Cioè, Suppongo, quello che ci manca in generale".