Osiągniecia BP2 2013-16: Długo żyjące jądra superciężkie oraz zagadka istnienia hiperdeformacji

W obszarze fizyki jądrowej niskich energii podano przewidywania przekrojów czynnych na produkcje pierwiastków superciężkich dla planowanych niedługo syntez [1]. Jest to szczególnie ważne w kontekście planowanego sztucznego wytworzenia najcięższego w przyrodzie jądra atomowego, które to jadro miałoby 285 nukleonów w sumie. Pokazano, ze prawdopodobieństwo wytworzenia takiego obiektu powinno być wystarczająco duże.

Wykonano, bardzo rzadko w literaturze obecne, rachunki dla nieparzystych jader superciężkich. Wyznaczono ich podstawowe własności jądrowe takie jak: masy, deformacje oraz energie rozpadów alfa. Uzyskana zgodność z danymi eksperymentalnymi była imponująca [2]. Wśród, ponad tysiąca przebadanych układów jądrowych, znaleziono kilku kandydatów na długożyjące jadra superciężkie [3]. Zaproponowano nowe, nieznane do tej pory, mechanizmy wzbronień w rozpadach jądrowych dla takich jader sugerując istotne podniesienie stabilności niektórych.

Dzięki znakomitej infrastrukturze informatycznej NCBJ wykonano obecnie najpotężniejsze na świecie obliczenia numeryczne map energii potencjalnych. Użyte sieci zawierały ponad 50 milionów punktów każda. Rachunek przeprowadzono w pełnej ośmiowymiarowej przestrzeni deformacji jądrowych opisujących odpowiednie kształty rozszczepiających się układów. Badania te pomogły w rozwiązaniu zagadki istnienia hiper-deformacji w jądrach atomowych. Po raz pierwszy pokazano mianowicie, iż uwzględnienie odpowiedniej klasy kształtów (tzw. zmiennej dipolowej) powoduje, że tajemnicze trzecie hiper-zdeformowane minima są wymywane. W ten sposób udało się wykazać, że wszystkie obecne modele teoretyczne dają jednolity opis tj. bardzo płytkie, słabo zarysowane trzecie minima. Tym samym wskazano na wyraźny konflikt między teorią a doświadczeniem. Badania zostały opublikowane w renomowanym czasopiśmie „Physical Review C” , a praca [4] została wyróżniona przez kolegium redakcyjne tego periodyku.

[1] Calculations of the cross sections for the synthesis of new 293–296118 isotopes in 249–252Cf(48Ca,xn) reactions, T. Cap, K. Siwek-Wilczyńska, M. Kowal, and J. Wilczyński, Phys. Rev. C 88, 037603 (2013).

[2] Qα values in superheavy nuclei from the deformed Woods-Saxon model, P. Jachimowicz, M. Kowal, and J. Skalski, Phys. Rev. C 89, 024304 (2014).

[3] Candidates for long-lived high-K ground states in superheavy nuclie P. Jachimowicz, M. Kowal, and J. Skalski, Phys. Rev. C 92, 044306, (2015).

[4] Eight-dimensional calculations of the third barrier in 232Th, P. Jachimowicz, M. Kowal, and J. Skalski, Phys. Rev. C 87, 044308 (2013).