Ученые описали "поведение" осколков деления ядра атома

МОСКВА, 29 июл — РИА Новости. Физико-математическую модель, которая описывает динамику частиц при делении атомного ядра, разработали ученые Томского политехнического университета и Объединенного института ядерных исследований.

Разработка поможет управлять процессами в атомных электростанциях и ядерной медицине, считают авторы. Исследование поддержано грантом РНФ, его результаты опубликованы в Physical Review C.

В процессе деления атомное ядро последовательно проходит несколько стадий и меняет свою форму. Сначала это "шар" или "эллипсоид", затем ядро принимает форму "гантели", в момент разрыва образуются два осколка.

Делящееся ядро атома с четным количеством протонов и нейтронов изначально находится в состоянии с нулевым полным моментом импульса ("нулевым спином"). Тем не менее, после деления его осколки начинают вращаться, приобретая моменты импульса от 0 до 10.

Ученые разработали модель, которая позволяет квантово-механически описать формирование моментов импульса осколков за счет угловых колебаний, возникающих в делящемся ядре перед разрывом."Деление ядра может происходить различными способами, и в результате получаются не какие-либо два определенных осколка, а возникает большое количество разнообразных пар.

Предложенная нами квантово-механическая модель помогает определить вероятность образования осколков той или иной массы и заряда и рассчитать распределения величин их моментов импульса", — рассказал руководитель проекта, профессор отделения математики и математической физики Инженерной школы ядерных технологий Томского политеха Николай Антоненко.По его словам, угловое движение фрагментов деления в точке разрыва можно рассматривать как независимые колебания фрагментов малой амплитуды вблизи касательной конфигурации.

Угловой момент, генерируемый такими колебаниями, уравновешивается вращением системы как целого. Таким образом, модель объясняет пилообразную зависимость углового момента фрагмента от его массы.

"При делении ядра образуются два фрагмента, которые находятся в определенных вращательных состояниях. При распаде этих состояний излучаются гамма-кванты.

Предложенная нами модель поможет идентифицировать фрагменты деления: их массу, заряд, момент импульса, по энергиям излученных гамма-квантов", — пояснил ученый.Он добавил, что полученное фундаментальное знание поможет лучше понять, как происходит распределение энергии и углового момента между осколками и какие моды движения, возникающие в делящемся ядре перед его разрывом, влияют на характеристики осколков деления.

Полученные данные могут лечь в основу принципов управления делением ядра с целью получения максимального выхода определенных фрагментов.В будущем исследователи планируют изучить зависимость углового момента осколка деления от полной кинетической энергии осколков.