ОИЯИ: единая модель описала альфа-распад, кластерную радиоактивность и деление ядер

Учёные Объединённого института ядерных исследований (ОИЯИ) предложили единую теоретическую модель, которая описывает три вида распада тяжёлых и сверхтяжёлых ядер: альфа-распад, кластерную радиоактивность и спонтанное деление, сообщает «Поиск». Раньше эти процессы обычно рассматривали по отдельности, хотя во всех случаях материнское ядро разделяется на две части poisknews.ruПоискpoisknews.ruОткрыть источник ↗. Модель использует два коллективных параметра: зарядовую асимметрию и расстояние между центрами будущих фрагментов.

Как устроена модель

Основное состояние тяжёлого ядра рассматривается как сумма «моноконфигурации» и небольших вкладов двойных ядерных систем, то есть пар кластеров. Распад делится на два этапа: сначала должна сформироваться подходящая пара фрагментов, затем она должна разлететься, преодолев потенциальный барьер. Для альфа-распада ключевую роль играет проницаемость барьера, для кластерной радиоактивности важны обе стадии. При спонтанном делении барьер по расстоянию между фрагментами часто уже отсутствует, поэтому время жизни в основном определяется вероятностью формирования делящейся конфигурации.

Модель проверили на изотопах урана, плутония, кюрия, калифорния, фермия, нобелия, резерфордия, сиборгия и хассия. Расчёты воспроизвели экспериментальные периоды полураспада, которые могут различаться на десятки порядков.

Изотопические зависимости и K-изомеры

Модель объясняет известную повышенную стабильность изотопов фермия и нобелия с числом нейтронов N = 152 и более слабое проявление этого эффекта у резерфордия и сиборгия. Расчёты также предсказывают особенности стабильности вблизи N = 162 для альфа-распада и N = 164 для спонтанного деления poisknews.ruПоискpoisknews.ruОткрыть источник ↗.

Впервые выполнены расчёты периодов полураспада спонтанного деления из K-изомерных состояний актинидов и сверхтяжёлых ядер. Распад таких состояний зависит от конкуренции двух факторов: рост спина обычно затрудняет деление, а энергия изомера может его облегчать. Для чётно-нечётных ядер авторы связали фактор запрета спонтанного деления со спином ядра, который через вращательный потенциал меняет высоту барьера; наибольший вклад даёт конфигурация, содержащая альфа-частицу.

Ещё один результат — метод оценки спина ядра по задержке спонтанного деления в экспериментальных цепочках альфа-распада. Авторы применили его к цепочкам изотопов дармштадтия 273Ds и 275Ds. Исследование опубликовано в журнале «Физика элементарных частиц и атомного ядра».