文摘
核裂变的重型(锕系元素)核结果主要是在不对称分裂1。没有量子壳效应,可以给他们额外的结合能mass-asymmetric形状,这些原子核裂变对称。最强的壳效应出现在球形核,如球形“双重魔法”(也就是说,它的原子和中子数字‘魔法’数字)核132年Sn,其中包含50个质子和82个中子。然而,裂变的系统研究2表明,原子序数分布到沉重的裂变碎片Z= 52Z= 56,表明强烈的壳效应132年Sn影响锕系元素裂变并不是唯一的因素。协调强在球壳的影响Z= 50的不同Z的裂变碎片观测值在本质上是一个长期存在的难题3。这里显示的最终质量不对称碎片也取决于所提供的额外的稳定八极(梨形)变形,最近已被实验证实144年英国航空公司(Z= 56)4,5之一,很少有核与shell-stabilized八极形变6。使用量子多体的裂变超流体动力学模型7,我们发现大量裂变碎片产生主要与52 56个质子,这与大量的八极形变有关收购的裂变。这些八极的形状,支持非对称裂变,变形引起的壳Z= 52Z= 56。相比之下,球形魔核非常耐八极形变,这阻碍了他们生产裂变碎片。这些发现可能解释观测惊人的不对称裂变核轻于领先地位8。
这是一个预览的订阅内容,通过访问你的机构
相关的文章
开放获取文章引用这篇文章。
γ射线能谱的裂变碎片与最先进的技术
La Rivista del诺沃Cimento开放获取2022年6月21日
微观理论核裂变动力学
前不久公告开放获取2022年5月16日
访问选项
访问其他自然组合期刊性质和54
得到自然+,请求书在线访问订阅
每月29.99美元
取消任何时候
订阅本杂志
收到51印刷问题和网络访问
每年199.00美元
只有3.90美元的问题
本文租或购买
本文得到只要你需要它
39.95美元
价格可能受当地税收计算在结帐
引用
Andreyev, a . N。,Nishio, K. & Schmidt, K.-H. Nuclear fission: a review of experimental advances and phenomenology.众议员掠夺。理论物理。81年016301 (2018)。
施密特,K.-H。et al。相对论放射性束:一个新的访问核裂变研究。诊断。理论物理。一个665年,221 - 267 (2000)。
施密特,K.-H。& Jurado核裂变的进展回顾——实验方法和理论描述。众议员掠夺。理论物理。81年106301 (2018)。
机械舞,b . et al .丰中子八极形变的直接证据144年英航。理论物理。(1。116年112503 (2016)。
机械舞,b . et al .八极形变的直接证据146年英航和大型的起源E1时刻reflection-asymmetric细胞核的变化。理论物理。(1。118年152504 (2017)。
加夫尼l . p . et al .梨形核的研究使用加速放射性束。自然497年,199 - 204 (2013)。
流氓说话,G。,Simenel, C. & Lacroix, D. Superfluid dynamics of258年调频裂变。理论物理。启C92年011602 (2015)。
Andreyev, a . n等。新型proton-rich不对称裂变的原子核。理论物理。(1。105年252502 (2010)。
穆勒,p . & Randrup j .计算裂变碎片产生系统误差≤74Z≤≤94人和90人N≤150。理论物理。启C91年044316 (2015)。
Sadhukhan, J。,N一个zarewicz, W. & Schunck, N. Microscopic modeling of mass and charge distributions in the spontaneous fission of240年聚氨酯。理论物理。启C93年011304 (2016)。
Schunck: &多l . m .核裂变的微观理论:一个回顾。众议员掠夺。理论物理。79年116301 (2016)。
Simenel c & Umar a . s .裂变碎片的形成和动态。理论物理。启C89年031601 (2014)。
戈达德,p . M。,Stevenson, P. D. & Rios, A. Fission dynamics within time-dependent Hartree–Fock: deformation-induced fission.理论物理。启C92年054610 (2015)。
Bulgac,。,Magierski, P., Roche, K. J. & Stetcu, I. Induced fission of240年一个实时显微框架内聚氨酯。理论物理。(1。116年122504 (2016)。
Tanimura Y。,Lacroix, D. & Ayik, S. Microscopic phase-space exploration modeling of258年调频自发裂变。理论物理。(1。118年152501 (2017)。
Bulgac,。金,S。,Roche, K., Schunck, N. & Stetcu, I. Fission dynamics. Preprint athttps://arxiv.org/abs/1806.00694(2018)。
穆勒,P。,Madland, D. G., Sierk, A. J. & Iwamoto, A. Nuclear fission modes and fragment mass asymmetries in a five-dimensional deformation space.自然409年,785 - 790 (2001)。
Carjan, N。,Ivanyuk, F. A. & Oganessian, Y. T. Pre-scission model predictions of fission fragment mass distributions for super-heavy elements.诊断。理论物理。一个968年,453 - 464 (2017)。
贝克,公元& Edgecombe k . e .一个简单的测量原子和分子的电子定位系统。j .化学。理论物理。92年,5397 - 5403 (1990)。
莱因哈德,P.-G。Maruhn, j。,Umar, A. S. & Oberacker, V. E. Localization in light nuclei.理论物理。启C83年034312 (2011)。
Jerabek, P。,Schuetrumpf, B., Schwerdtfeger, P. & Nazarewicz, W. Electron and nucleon localization functions of oganesson: approaching the Thomas–Fermi limit.理论物理。(1。120年053001 (2018)。
Dasgupta M。,Hinde, D. J., Rowley, N. & Stefanini, A. M. Measuring barriers to fusion.为基础。启诊断。部分。Sci。48,401 - 461 (1998)。
巴特勒,理论物理学家p &, w .内在反射不对称在原子核。启模。。68年,349 - 421 (1996)。
多,l . m . &伯奇,g . f .全球分类学的八极励磁的偶数对细胞核。理论物理。启C84年054302 (2011)。
巴特勒,p . a .八极核的集体。期刊。G43073002 (2016)。
Hulet, e . k . et al .双向对称裂变中最重的元素。理论物理。(1。56,313 - 316 (1986)。
唯一,j . P。,Glendenin, L. E., Flynn, K. F., Gorski, A. & Sjoblom, R. K. Fragment mass and kinetic energy distributions for fissioning systems ranging from mass 230 to 256. In第三国际原子能机构研讨会Proc.裂变的物理和化学卷二世19-45(国际原子能机构,1974)。
Bockstiegel, c . et al .核裂变研究相对论性二次梁:裂变渠道分析。诊断。理论物理。一个802年目前消费量(2008)。
Caamano, m . et al .表征裂变碎片分离点的速度。理论物理。启C92年034606 (2015)。
布朗,d . a . et al . ENDF / B-VIII。0:the 8th major release of the nuclear reaction data library with cielo-project cross sections, new standards and thermal scattering data.诊断。数据表148年1 - 142 (2018)。
金,K.-H。,Otsuka, T. & Bonche, P. Three-dimensional TDHF calculations for reactions of unstable nuclei.期刊。G诊断。理论物理。23,1267 - 1273 (1997)。
利安得,g。,N一个zarewicz, W., Olanders, P., Ragnarssonn, I. & Dudek, J. A new region of intrinsic reflection asymmetry in nuclei around145年英航吗?理论物理。列托人。B152年,284 - 290 (1985)。
流氓说话,g . & Lacroix, d .配对的效果在一个——和two-nucleon转移在库仑势垒:时间微观描述。理论物理。启C87年014605 (2013)。
Bonche, P。,Flocard, H. & Heenen, P. H. Solution of the Skyrme HF+BCS equation on a 3D mesh.第一版。理论物理。Commun。171年49 - 62 (2005)。
流氓说话,G。,Lacroix, D., Bertsch, G. F. & Washiyama, K. Pairing dynamics in particle transport.理论物理。启C85年034328 (2012)。
Simenel, c . & Umar重离子碰撞和裂变动力学与时间达到这个理论及其扩展。掠夺。部分。诊断。理论物理。103年19 - 66 (2018)。
张,c . L。,Schuetrumpf, B. & Nazarewicz, W. Nucleon localization and fragment formation in nuclear fission.理论物理。启C94年064323 (2016)。
Sadhukhan, J。张,C。,N一个zarewicz, W. & Schunck, N. Formation and distribution of fragments in the spontaneous fission of240年聚氨酯。理论物理。启C96年061301 (2017)。
非洲水稻中心,M。,Staszczak, A. & Nazarewicz, W. Fission modes of mercury isotopes.理论物理。启C86年024601 (2012)。
威尔金斯,b D。,Steinberg, E. P. & Chasman, R. R. Scission-point model of nuclear fission based on deformed-shell effects.理论物理。启C141832 (1976)。
Bockstiegel C。在der Bestimmung der提出Kinetischen Energien Niederenergiespaltung Neutronenarmer Radioaktiver同位素。达姆施塔特博士论文,你(1998)。
确认
我们感谢b . Jurado a Chatillon和f . Farget有用的这项工作在早期阶段的讨论。我们感谢d·j·亨德连续支持这个项目。我们感谢m . Caamano提供实验数据的引用。b . Jurado和d·j·亨德也感谢他们的手稿仔细阅读。这项工作已经由澳大利亚研究理事会授予DP160101254数量。NCI的计算进行了部分国家设施在堪培拉,澳大利亚,澳大利亚联邦政府的支持,在一定程度上使用昏迷系统在筑波大学的CCS HPCI系统支持的研究项目(项目hp180041),和使用Oakforest-PACS JCAHPC在东京,这是支持CCS多学科合作研究项目的一部分,筑波大学。
作者信息
作者和联系
贡献
9、C.S.构思这个项目。9进行了数值模拟。9、C.S.讨论结果。C.S.写的手稿。
相应的作者
道德声明
相互竞争的利益
作者宣称没有利益冲突。
额外的信息
出版商的注意:施普林格自然保持中立在发表关于司法主权地图和所属机构。
扩展数据数据和表
扩展数据图2断开后八极形变。
八极矩(见方法在沉重的片段作为时间的函数,与一次引用(t= 0)对应的时间分离发生在计算。在不对称裂变的258年(Fm,沉重的片段Z≈55)始于一个强大的八极形变(相应的变形参数β3≈0.25t= 0)和仍然octupole-deformed,可能与不同的方向(蓝色虚线和绿色虚线)。的片段Z≈52所导致的246年Cm裂变(黑色实线)也很大,但更小、变形(β3≈0.19t= 0)。相比之下,对称裂变258年调频产生Sn片段和一个小得多的八极(对应时刻β3≈0.11t= 0)震荡问30.= 0(红色实线)。这些结果符合计算八极形变能量图的绘制。3 b,这表明138140年Xe (Z= 54)和144年英国航空公司(Z= 56)则不愿八极形变134年Te (Z= 52)和132年锡(Z= 50)。
扩展数据图3不对称裂变的重型pre-fragment的识别258年调频。
一个,确定重pre-fragment密度轮廓使用ref的技术。39pre-fragment没有反射对称的假设。质子(左列)和中子(右列)密度差为0.01调频所示−3等值线之间。裂变不对称系统258年调频(红线,扩展数据表中相应的计算81)是形成一个144年英航pre-fragment强大的八极形变(绿色线,从瑞士法郎+ BCS;看到方法)。b的鉴定,确认pre-fragment参使用的技术37,38与一个更一般的(也就是说,没有假设反射对称pre-fragment)比较的质子(左列)和中子(右列)定位的功能258年调频(每个面板的上半部分)和octupole-constrained144年Ba(下半部分)。使用的变形144年英航作为一个约束条件是选择繁殖核子本地化功能接近中心的片段。结果八极的变形144年英航pre-fragment有时t= 0、1.875、3.75和4.65 z(分离发生在7.3 z)β3≈0.14,0.39,0.39和0.42,分别。如此强烈的八极变形无法联系到的双重魔力132年Sn核没有变形能成本高(25兆电子伏β3≈0.39),从而阻碍这碎片的形成。事实上,变形的密度和定位功能144年英航与重pre-fragment好提供了一个清晰的签名这个pre-fragment和分离的影响。
扩展数据图4的重型pre-fragment不对称裂变的锕系元素。
一个,b一样,扩展数据图。3在配置不对称分裂的分离230年Th,234年U,236年U和240年聚氨酯。在所有四个系统中,沉重的片段被确定为144年英航约束对应八极形变β3≈0.28,0.28,0.27和0.44,分别。变形之间的匹配144年英航密度和本地化功能重pre-fragment证实了中国政府强大的影响力,与八极壳的影响Z= 56,N在不对称裂变= 88。
扩展数据图5的八极形变效应严重pre-fragment总能量分离。
一个,理解为什么一个片段的形成积极的更有利的144年英航地区比132年Sn地区,我们计算系统的总能量使用一个简单的scission-point模型40对各种质量和电荷再分配之间的片段,每个系统被质子的数量特征Z和中子N在一个片段,片段的典型变形观测(在我们TDBCS计算;看到方法在断开)。为简单起见,我们只限制八极形变的片段β3= 0.35和四极形变的光碎片β2-0.8 = 0.6。然后计算每个变形的结合能片段从瑞士法郎+ BCS模拟(见方法)和添加到之间的库仑能片段,由点状的近似公式e2Z1Z2/D与D= 17调频,Z1,Z2原子序数的片段,D是他们的距离和e是电子电荷。(我们只对比较感兴趣不同的质量和电荷再分配,强大的核碎片之间的相互作用能被忽视,因为它预计不会改变。)的总能量E(N,Z)然后绘制其最小值为每个系统参考能源。我们注意到这是一个简单的模型,不占有限温度的影响,这可能会抑制壳效应。壳牌的然而,阻尼影响预计将发生在高激发能量比有关。尽管这个模型的简单性,Z和N值的碎片从TDBCS计算,获得红点所示,显然是分布式系统以最小的能量。b一样,一个,但没有限制的八极形变沉重的片段(只有光的四极形变片段限制)。在这种情况下,形成的132年Sn大力支持。这表明八极形变的片段裂变过程中引起强烈阻碍了球壳的影响分离效果。c、实验240年聚氨酯和246年Cm独立裂变产额(提示中子发射后产生的碎片数量,但不包括放射性衰变每100裂变反应)从裁判。30.相比,的意思是Z和N值从TDBCS计算获得(黑色十字架)。这些数据表明,考虑到八极形变能量会导致形成的碎片Z重≈54,克服球形的效果,双重魔法132年Sn。
补充信息
补充1:视频模拟非对称裂变动力学
mpg的视频格式和长14秒。它显示了一个模拟的裂变动力学240年聚氨酯核的初始四极矩45.5 b。的进化等密度面和中子的本地化功能如图1所示。
权利和权限
关于这篇文章
引用这篇文章
流氓说话,G。,Simenel, C. Impact of pear-shaped fission fragments on mass-asymmetric fission in actinides.自然564年,382 - 385 (2018)。https://doi.org/10.1038/s41586 - 018 - 0780 - 0
收到了:
接受:
发表:
发行日期:
DOI:https://doi.org/10.1038/s41586 - 018 - 0780 - 0
本文引用的
γ射线能谱的裂变碎片与最先进的技术
La Rivista del诺沃Cimento(2022)
微观理论核裂变动力学
前不久公告(2022)
