Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из Объединенного института ядерных исследований разработали квантовую модель, которая впервые позволяет точно описать, как возникает угловой момент у осколков делящегося атомного ядра.
Деление ядра — сложный процесс, в ходе которого оно проходит несколько стадий, меняя форму от сферической или эллипсоидной до так называемой «гантели», которая затем разрывается. При этом исходное ядро, состоящее из четного числа протонов и нейтронов, изначально имеет нулевой спин, но после деления осколки начинают вращаться с угловым моментом от 0 до 10.
Ученые указывают, что деление может идти разными путями, и в результате образуются самые разнообразные пары осколков. Представленная квантово-механическая модель позволяет предсказать вероятность появления фрагментов определенной массы, а также их направление движения и скорость вращения.
Разработанная модель описывает угловые колебания в системе двух соприкасающихся ядер, возникающих на последней стадии деления. Ученые установили, что движение фрагментов в момент разрыва можно рассматривать как независимые колебания малой амплитуды. При этом угловой момент, возникающий из-за этих колебаний, компенсируется вращением системы в целом. Это объясняет нелинейную зависимость углового момента осколка от его массы.
После деления два фрагмента оказываются в определенных вращательных состояниях, и при переходах между ними испускаются гамма-кванты. Новая модель поможет идентифицировать осколки по этим электромагнитным переходам, определяя их массу, заряд и момент импульса.
Это открытие позволяет глубже понять, как энергия и угловой момент распределяются между осколками, какие механизмы формируют их вращение, и как различные факторы влияют на конечные характеристики фрагментов.
Ранее ученые всего мира представили обзор, который помогает лучше понять, как ведут себя тяжелые частицы в условиях, похожих на первые мгновения после Большого взрыва.
