核裂变研究成果颠覆旧理论

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核裂变研究成果颠覆旧理论
核裂变研究成果颠覆旧理论

英国国家物理研究院(NPL)和英国萨里大学的研究团队为一项国际合作研究做出重大贡献,展示了原子核分裂而产生的碎片如何获得角动量。研究人员近期在 Nature 杂志上发表了相关文章《核裂变中角动量的产生》。

研究小组在法国奥赛IJC实验室ALTO粒子加速器设施中进行的一系列实验表明,核裂变产生的碎片是在裂变后获得了角动量(或自旋),而非人们普遍认为的在裂变前获得。该项研究由来自全球16个国家、37个研究院的国际核物理学家组成的项目组实施,其中包括NPL核计量小组和萨里大学物理系的研究人员。

一个重核分裂为两个并释放能量的核裂变是在上世纪30年代末被发现并得到确认的,但裂变过程中的一些问题却一直是难解之谜。该项研究解决了其中一个重要问题,即为什么重原子核发生裂变时,即使原先的原子核完全不自旋,产生的碎片也会自旋。此前多数科学家普遍认为裂变碎片的自旋是在原子核分裂之前就产生的,从而导致两个伴侣碎片的自旋明显相关。

为了揭示碎片自旋的产生机制,研究小组在ALTO设施中诱发核裂变反应,并对过程中产生的伽马射线进行测量。新的综合数据表明,裂变中的自旋实际上是在原子核分裂之后产生的,平均自旋与碎片质量呈锯齿形关系。2个碎片能以不同的质量比分裂,它们的平均自旋似乎和伴侣碎片的质量并无关系。

研究人员认为,研究成果为人们对原子核的基本衰变特性之一即裂变的理解提供了重要启示。研究中关于角动量在核裂变中作用的新见解对于裂变过程的基本理解和理论描述非常重要,同时也可能对丰中子同位素的结构研究以及超重元素的合成和稳定性等其它研究领域产生影响。

(译:车薇娜 / 图:NPL)


原文版权归NPL及研究团队所有,如需转载请注明出处。

 

词汇表:


angular momentum of fragments  碎片角动量


neutron-rich isotopes  丰中子同位素


synthesis of super-heavy elements  超重元素合成


nuclear structure  核结构


gamma-ray spectrometer. 伽马射线光谱仪


NPL-based National Nuclear Array (NANA)   NPL国家核阵列