Nowy opis procesu rozszczepienia ciężkich jąder nieparzystych

Rozszczepienie spontaniczne jest jednym z 3 głównych kanałów rozpadu nietrwałych jąder ciężkich i superciężkich, a jego szybkość (lub związany z nią czas życia) - jedną z charakteryzujących je mierzalnych wielkości. Proces ten wyobrażamy sobie analogicznie jak podział deformującej się kropli cieczy. Dotychczasowa metoda teoretyczna wyznaczania czasów życia zakłada, że zmiana kształtu jest powolna w skali wyznaczonej przez energie wzbudzeń jądrowych. To tzw. przybliżenie adiabatyczne, wiarygodne dla jąder z parzystymi liczbami zarówno protonów jak i neutronów, załamuje się dla jąder nieparzystych (tzn. 3/4 wszystkich jąder), których wzbudzenia mogą mieć energie dowolnie małe.

„Dane eksperymentalne świadczą o tym, że tempo spontanicznego rozszczepienia jąder nieparzystych jest o 3-5 rzędów wielkości mniejsze niż w przypadku ich sąsiadów parzysto-parzystych” - mówi profesor Janusz Skalski z Zakładu Fizyki Teoretycznej NCBJ, współautor pracy, która ukazała się w listopadowym zeszycie czasopisma Physical Review C. „Wyniku tego nie daje się uzyskać w ramach przybliżenia adiabatycznego, niezależnie od tego, że dla tych jąder jest ono i tak błędne. Wspólnie z doktorantem, Wojciechem Brodzińskim przedstawiliśmy nowy sposób obliczeń czasów życia jąder parzysto-nieparzystych. Wykorzystaliśmy ideę instantonowego podejścia do tunelowania kwantowego, które jest istotą rozszczepienia spontanicznego. Dzięki temu, dla uproszczonego przypadku otrzymaliśmy numeryczne rozwiązania równań, pozwalające obliczać szybkości rozpadu bez przybliżenia adiabatycznego.”

„Przedstawione podejście nie może jeszcze stanowić podstawy do systematycznych, pełnych rachunków” - kontynuuje wyjaśnienia profesor Skalski. „Pomija ono niektóre elementy metody instantonowej, co wynika z dążenia do uproszczenia równań, których w pełnej postaci nie da się obecnie rozwiązać. Uważamy jednak, że przedstawione przybliżenie może być punktem wyjścia do ulepszeń, które doprowadzą do konsekwentnej (tzn. pozbawionej wątpliwych założeń) metody obliczeń czasów życia dla spontanicznego rozszczepienia jąder nieparzystych oraz izomerów (tzn. metastabilnych, wzbudzonych stanów jąder, często o dużym momencie pędu).”

Praca zatytułowana "Instanton-motivated study of spontaneous fission of odd-A nuclei" (W. Brodziński and J. Skalski; Phys. Rev. C 102, 054603) jest dostępna online na stronie czasopisma: https://journals.aps.org/prc/abstract/10.1103/PhysRevC.102.054603