論文の概要: Emergent Complexity in Nuclear Reaction Networks: A Study of Stellar Nucleosynthesis through Chemical Organization Theory

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.06143v1
• Date: Mon, 05 Jan 2026 16:23:38 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-13 19:08:00.611406
• Title: Emergent Complexity in Nuclear Reaction Networks: A Study of Stellar Nucleosynthesis through Chemical Organization Theory
• Title（参考訳）: 核反応ネットワークにおける創発的複雑性:化学組織理論によるステラー核合成の研究
• Authors: Pedro Maldonado-Lang, Clément Vidal,
• Abstract要約: この研究は、化学組織理論(COT)に根ざした理論的な枠組みを示し、基本的な構成要素の相互作用から、いかに安定で自己持続的な構造が生じるかを特徴づけるものである。 その結果, 温度上昇は一般にネットワーク凝集を促進させ, より大きな原子集合を減少させることがわかった。 分析により、大きな(1000以上の反応を含む)核クラスターが示され、安定な全ての求核合成構成の核となるように見える半自己維持構造が示される。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We explore the emergence of complex structures within reaction networks, focusing on nuclear reaction networks relevant to stellar nucleosynthesis. The work presents a theoretical framework rooted in Chemical Organization Theory (COT) to characterize how stable, self-sustaining structures arise from the interactions of basic components. Key theoretical contributions include the formalization of atom sets as fundamental reactive units and the concept of synergy to describe the emergence of new reactions and species from the interaction of these units. The property of separability is defined to distinguish dynamically coupled systems from those that can be decomposed. This framework is then applied to the STARLIB nuclear reaction network database, analyzing how network structure, particularly the formation and properties of atom sets and semi-self-maintaining sets, changes as a function of temperature. Results indicate that increasing temperature generally enhances network cohesion, leading to fewer, larger atom sets. Critical temperatures are identified where significant structural reorganizations occur, such as the merging of distinct clusters of atom sets and the disappearance of small, isolated reactive units. The analysis reveals core clusters - large (containing more that 1000 reactions), semi-self-maintaining structures that appear to form the core of all potentially stable nucleosynthetic configurations at various temperatures. Overall, the paper provides insights into the structural underpinnings of stability and emergence in complex reaction networks, with specific implications for understanding stellar evolution and nucleosynthesis.
• Abstract（参考訳）: 我々は、恒星核合成に関連する核反応ネットワークに焦点をあてて、反応ネットワーク内の複雑な構造の出現を探求する。 この研究は、化学組織理論(COT)に根ざした理論的な枠組みを示し、基本的な構成要素の相互作用から、いかに安定で自己持続的な構造が生じるかを特徴づけるものである。 主要な理論的貢献には、基本反応性単位としての原子集合の形式化と、これらの単位の相互作用から新しい反応や種が出現することを記述する相乗効果の概念がある。 分離性の性質は、動的に結合されたシステムと分解できるシステムとを区別するために定義される。 このフレームワークはSTARLIB核反応ネットワークデータベースに適用され、ネットワーク構造、特に原子集合と半自己維持集合の生成と性質が温度の関数としてどのように変化するかを分析する。 その結果, 温度上昇は一般にネットワーク凝集を促進させ, より大きな原子集合を減少させることがわかった。 臨界温度は、異なる原子集合のクラスターの融合や、小さな孤立した反応性ユニットの消失など、重要な構造的再構成が起こる場所を特定する。 この分析により、大きな(1000以上の反応を含む)コアクラスターが明らかとなり、様々な温度で安定な全てのヌクレオシンセティックな構成の核を形成しているように見える半自己維持構造が明らかになった。 概して、この論文は、複雑な反応ネットワークにおける安定性と出現の構造的基盤に関する洞察を与え、恒星の進化と核合成を理解するための具体的な意味を持つ。

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