Ministerstwo Edukacji i Nauki

06.05.2021
PL EN
26.02.2021 aktualizacja 26.02.2021

Moment pędu w rozszczepieniu jąder atomowych opisany

Fot. Fotolia Fot. Fotolia

Kiedy zbyt mocno nadmuchany balon pęka, to jego kawałki odlatują w przeciwne strony, wykonując przy tym powietrzne ewolucje. Podobnie przebiega proces rozszczepienia jądra atomowego. Moment pędu w rozszczepieniu jąder atomowych opisał międzynarodowy zespół badaczy - w tym z UW - w czasopiśmie „Nature”.

"Kiedy zbyt mocno nadmuchany balonik pęka, to jego kawałki odlatują w przeciwne strony, wykonując przy tym przeróżne powietrzne ewolucje. Podobnie przebiega proces rozszczepienia jądra atomowego, w którym ulega ono podziałowi na dwie części, czemu towarzyszy emisja kilku neutronów. Wydzielona w tym procesie energia objawia się nie tylko w postaci energii kinetycznej powstałych fragmentów, ale także w formie rotacji i innych wzbudzeń jądrowych. Jednym z towarzyszących zjawisk jest emisja kwantów promieniowania gamma, które unoszą nie tylko nadmiar powstałej energii, ale i moment pędu (czyli hamują obroty)" - czytamy w komunikacie UW.

Na stronie UW czytamy, że w rozszczepiającym się systemie początkowy moment pędu wynosi praktycznie zero i mechanizm jego powstawania stanowił niezbadaną eksperymentalnie zagadkę od ponad 40 lat. W szczególności nie było jasne, czy pojawia się on przed, czy po podzieleniu się jądra atomowego. Do przełomowego rozstrzygnięcia tej kwestii doprowadziła seria pomiarów przeprowadzonych w ośrodku badawczym IJC w Orsay we Francji.

Uzyskane rezultaty, opublikowane w czasopiśmie „Nature”, są efektem współpracy fizyków tworzących grupę badawczą Nu-ball - z 37 ośrodków naukowych (z 16 krajów), w tym także z Wydziału Fizyki UW. Artykuł, którego głównym autorem jest Jonathan N. Wilson z francuskiego IJC - powstał przy udziale m.in. dr hab. Agnieszki Korgul, dr hab. Krzysztofa Miernika, dr. Victora Gauadilla oraz doktorantki Moniki Piersy oraz Ewy Adamskiej z Wydziału Fizyki UW. O badaniach napisano w komunikacie na stronie UW.

W laboratorium IJC przeprowadzono eksperymenty z wykorzystaniem skolimowanej wiązki neutronów szybkich. Neutrony trafiały na tarcze zawierające materiały rozszczepialne: izotop uranu (238U) lub toru (232Th) i indukowały rozszczepienie jąder atomowych. W dodatkowym pomiarze zbadano także spontaniczne rozszczepienie izotopu kalifornu (252Cf). Promieniowanie gamma, towarzyszące reakcjom rozszczepienia się jąder, było rejestrowane przez układ około 200 detektorów. Udało się zrekonstruować kaskady przejść jądrowych w około 30 fragmentach rozszczepienia.

Wyniki analizy własności emitowanego promieniowania jednoznacznie wskazały na brak korelacji pomiędzy momentami pędu powstałych fragmentów we wszystkich zbadanych przypadkach. Oznacza to, że w przeciwieństwie do większości dotychczas stosowanych modeli rozszczepienia, źródła momentu pędu są osobne i musi on powstawać po rozszczepieniu.

Co więcej, pomiędzy powstającymi fragmentami nie ma przekazu informacji. "Uzyskane wyniki pozwoliły zaproponować mechanizm opisujący powstawanie momentu pędu w rozszczepieniu. Zakłada on, że podczas rozszczepienia się jądra atomowego najpierw powstaje przewężenie, a następnie podział na dwa, niezależne układy o bardzo wydłużonym kształcie. Nowe systemy dążą do kształtu kulistego, a energia związana z deformacją przekształca się na wzbudzenie powstałych jąder atomowych. Zaproponowany przebieg rozszczepienia tłumaczy statystyczny charakter wzbudzeń, niezależny dla każdego z fragmentów" - czytamy na stronie UW.

Rezultaty uzyskane przez fizyków z grupy Nu-ball mają zastosowanie w modelowaniu reaktorów jądrowych, w którym istotną składową transportu ciepła stanowi promieniowanie gamma emitowane przez fragmenty rozszczepienia oraz krotność jego występowania. Są one również istotne w planowaniu eksperymentów nastawionych na wytworzenie nowych superciężkich pierwiastków oraz egzotycznych nuklidów o dużym nadmiarze neutronów.

PAP - Nauka w Polsce

lt/ zan/

Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.

Copyright © Fundacja PAP 2021