Theoretical nuclear physics

Theoretical nuclear physics is the development of models for describing the nucleus and the processes that occur within it. This includes understanding the shape of the nucleus, or why nuclei with certain numbers (so-called magic numbers) of protons or neutrons are more stable than others.

Latest Research and Reviews

  • Research |

    A spectroscopic study of 78Ni confirms its doubly magic nature and reveals it as a stronghold beyond which the magic numbers 28 and 50 break down because of competing deformation.

    • R. Taniuchi
    • , C. Santamaria
    • , P. Doornenbal
    • , A. Obertelli
    • , K. Yoneda
    • , G. Authelet
    • , H. Baba
    • , D. Calvet
    • , F. Château
    • , A. Corsi
    • , A. Delbart
    • , J.-M. Gheller
    • , A. Gillibert
    • , J. D. Holt
    • , T. Isobe
    • , V. Lapoux
    • , M. Matsushita
    • , J. Menéndez
    • , S. Momiyama
    • , T. Motobayashi
    • , M. Niikura
    • , F. Nowacki
    • , K. Ogata
    • , H. Otsu
    • , T. Otsuka
    • , C. Péron
    • , S. Péru
    • , A. Peyaud
    • , E. C. Pollacco
    • , A. Poves
    • , J.-Y. Roussé
    • , H. Sakurai
    • , A. Schwenk
    • , Y. Shiga
    • , J. Simonis
    • , S. R. Stroberg
    • , S. Takeuchi
    • , Y. Tsunoda
    • , T. Uesaka
    • , H. Wang
    • , F. Browne
    • , L. X. Chung
    • , Z. Dombradi
    • , S. Franchoo
    • , F. Giacoppo
    • , A. Gottardo
    • , K. Hadyńska-Klęk
    • , Z. Korkulu
    • , S. Koyama
    • , Y. Kubota
    • , J. Lee
    • , M. Lettmann
    • , C. Louchart
    • , R. Lozeva
    • , K. Matsui
    • , T. Miyazaki
    • , S. Nishimura
    • , L. Olivier
    • , S. Ota
    • , Z. Patel
    • , E. Şahin
    • , C. Shand
    • , P.-A. Söderström
    • , I. Stefan
    • , D. Steppenbeck
    • , T. Sumikama
    • , D. Suzuki
    • , Z. Vajta
    • , V. Werner
    • , J. Wu
    •  & Z. Y. Xu
    Nature 569, 53-58
  • Research |

    The difference between the β-decay rate predicted for free neutrons and that measured in real nuclei is explained by first-principles calculations to arise from strong correlations and the weak-force coupling between nucleons.

    • P. Gysbers
    • , G. Hagen
    • , J. D. Holt
    • , G. R. Jansen
    • , T. D. Morris
    • , P. Navrátil
    • , T. Papenbrock
    • , S. Quaglioni
    • , A. Schwenk
    • , S. R. Stroberg
    •  & K. A. Wendt
    Nature Physics 15, 428-431
  • Research |

    Simultaneous high-precision measurements of the EMC effect and short-range correlated abundances for several nuclei reveal a universal modification of the structure of nucleons in short-range correlated neutron–proton pairs.

    • B. Schmookler
    • , M. Duer
    • , A. Schmidt
    • , O. Hen
    • , S. Gilad
    • , E. Piasetzky
    • , M. Strikman
    • , L. B. Weinstein
    • , S. Adhikari
    • , M. Amaryan
    • , A. Ashkenazi
    • , H. Avakian
    • , J. Ball
    • , I. Balossino
    • , L. Barion
    • , M. Bashkanov
    • , M. Battaglieri
    • , A. Beck
    • , I. Bedlinskiy
    • , A. S. Biselli
    • , S. Boiarinov
    • , W. J. Briscoe
    • , W. K. Brooks
    • , V. D. Burkert
    • , D. S. Carman
    • , A. Celentano
    • , G. Charles
    • , T. Chetry
    • , G. Ciullo
    • , E. Cohen
    • , P. L. Cole
    • , V. Crede
    • , R. Cruz-Torres
    • , A. D’Angelo
    • , N. Dashyan
    • , E. De Sanctis
    • , R. De Vita
    • , A. Deur
    • , S. Diehl
    • , C. Djalali
    • , R. Dupre
    • , H. Egiyan
    • , L. El Fassi
    • , L. Elouadrhiri
    • , P. Eugenio
    • , G. Fedotov
    • , R. Fersch
    • , A. Filippi
    • , T. A. Forest
    • , G. Gavalian
    • , G. P. Gilfoyle
    • , F. X. Girod
    • , E. Golovatch
    • , R. W. Gothe
    • , K. A. Griffioen
    • , M. Guidal
    • , L. Guo
    • , K. Hafidi
    • , H. Hakobyan
    • , C. Hanretty
    • , N. Harrison
    • , F. Hauenstein
    • , T. B. Hayward
    • , K. Hicks
    • , D. Higinbotham
    • , M. Holtrop
    • , C. E. Hyde
    • , Y. Ilieva
    • , D. G. Ireland
    • , B. S. Ishkhanov
    • , E. L. Isupov
    • , H.-S. Jo
    • , S. Johnston
    • , K. Joo
    • , S. Joosten
    • , M. L. Kabir
    • , D. Keller
    • , G. Khachatryan
    • , M. Khachatryan
    • , M. Khandaker
    • , A. Kim
    • , W. Kim
    • , A. Klein
    • , F. J. Klein
    • , I. Korover
    • , V. Kubarovsky
    • , S. E. Kuhn
    • , S. V. Kuleshov
    • , L. Lanza
    • , G. Laskaris
    • , P. Lenisa
    • , K. Livingston
    • , I. J. D. MacGregor
    • , N. Markov
    • , B. McKinnon
    • , S. Mey-Tal Beck
    • , T. Mineeva
    • , M. Mirazita
    • , V. Mokeev
    • , R. A. Montgomery
    • , C. Munoz Camacho
    • , B. Mustapha
    • , S. Niccolai
    • , M. Osipenko
    • , A. I. Ostrovidov
    • , M. Paolone
    • , R. Paremuzyan
    • , K. Park
    • , E. Pasyuk
    • , M. Patsyuk
    • , O. Pogorelko
    • , J. W. Price
    • , Y. Prok
    • , D. Protopopescu
    • , M. Ripani
    • , D. Riser
    • , A. Rizzo
    • , G. Rosner
    • , P. Rossi
    • , F. Sabatié
    • , C. Salgado
    • , R. A. Schumacher
    • , E. P. Segarra
    • , Y. G. Sharabian
    • , I. U. Skorodumina
    • , D. Sokhan
    • , N. Sparveris
    • , S. Stepanyan
    • , S. Strauch
    • , M. Taiuti
    • , J. A. Tan
    • , M. Ungaro
    • , H. Voskanyan
    • , E. Voutier
    • , D. P. Watts
    • , X. Wei
    • , M. Wood
    • , N. Zachariou
    • , J. Zhang
    • , Z. W. Zhao
    •  & X. Zheng
    Nature 566, 354-358
  • Research |

    Spectral study on 36,37,38Ca isotopes and calculations based on density functional theory reveal the interplay between charge radii and nucleonic pairing correlations.

    • A. J. Miller
    • , K. Minamisono
    • , A. Klose
    • , D. Garand
    • , C. Kujawa
    • , J. D. Lantis
    • , Y. Liu
    • , B. Maaß
    • , P. F. Mantica
    • , W. Nazarewicz
    • , W. Nörtershäuser
    • , S. V. Pineda
    • , P.-G. Reinhard
    • , D. M. Rossi
    • , F. Sommer
    • , C. Sumithrarachchi
    • , A. Teigelhöfer
    •  & J. Watkins
    Nature Physics 15, 432-436
  • Research |

    The magnetic moment of the neutron-rich exotic 75Cu nucleus is measured using rare isotope beams with a high spin alignment, clarifying how the evolution of the nuclear shell and the shape deformations are connected.

    • Y. Ichikawa
    • , H. Nishibata
    • , Y. Tsunoda
    • , A. Takamine
    • , K. Imamura
    • , T. Fujita
    • , T. Sato
    • , S. Momiyama
    • , Y. Shimizu
    • , D. S. Ahn
    • , K. Asahi
    • , H. Baba
    • , D. L. Balabanski
    • , F. Boulay
    • , J. M. Daugas
    • , T. Egami
    • , N. Fukuda
    • , C. Funayama
    • , T. Furukawa
    • , G. Georgiev
    • , A. Gladkov
    • , N. Inabe
    • , Y. Ishibashi
    • , T. Kawaguchi
    • , T. Kawamura
    • , Y. Kobayashi
    • , S. Kojima
    • , A. Kusoglu
    • , I. Mukul
    • , M. Niikura
    • , T. Nishizaka
    • , A. Odahara
    • , Y. Ohtomo
    • , T. Otsuka
    • , D. Ralet
    • , G. S. Simpson
    • , T. Sumikama
    • , H. Suzuki
    • , H. Takeda
    • , L. C. Tao
    • , Y. Togano
    • , D. Tominaga
    • , H. Ueno
    • , H. Yamazaki
    •  & X. F. Yang
    Nature Physics 15, 321-325

News and Comment

  • News and Views |

    One of the fundamental radioactive decay modes of nuclei is β decay. Now, nuclear theorists have used first-principles simulations to explain nuclear β decay properties across a range of light- to medium-mass isotopes, up to 100Sn.

    • Arnau Rios
    Nature Physics 15, 425-426
  • News and Views |

    Mercury isotopes are unique in exhibiting dramatic differences in their nuclear shapes. The analysis of over more than twenty Hg isotopes now shows that this follows from the influence of single-particle effects on the collective properties of a nucleus.

    • Paul Cottle
    •  & Kirby Kemper
    Nature Physics 14, 1158-1159
  • News and Views |

    Ab initio calculations of an atomic nucleus with 48 nucleons set a benchmark for computational nuclear physics and provide new insights into the properties of the atomic nucleus and strongly interacting matter.

    • Daniel P. Watts
    Nature Physics 12, 116-117