当你分裂原子时,事情会变得梨形


物理学家解开了一个关于核裂变的长期谜团。


裂变是剧烈宇宙事件中元素形成的关键一步,比如恒星爆炸。

艺术家形象,欧空局

作者: 菲尔 · 杜利

来自澳大利亚和日本的研究人员发现,当原子分裂时,在这个过程中被称为核裂变,细胞核分裂成梨形的碎片: 一端是圆形的,另一端是细长的脖子。

他们的发现,已发布在杂志上自然这将有助于解释构成我们周围世界的原子是如何在恒星中形成的,并可能导致设计更好的核电站。

首席研究员塞德里克 · 西梅内尔说: “很长一段时间以来,人们认为裂变主要受球形原子核的量子效应影响,但这并没有真正解释观察到的东西。”。来自澳大利亚国立大学。

"我们的数值模拟表明,在原子核破裂之前,它们会变形并形成一个颈部,并分裂成梨形碎片."

裂变,原子核的自发分裂,是释放核能能量的过程, 也是在剧烈的宇宙事件中形成元素的关键一步,比如爆炸恒星或碰撞中子星。

但是原子核是如何分裂的一些细节,尤其是碎片的相对大小,多年来一直困扰着科学家。大原子核通常不会分裂成质子和中子数量相等的两半。新的发现有助于解释为什么不。

众所周知,某些原子核特别稳定 -- 核物理学家称之为魔法。例子包括氧-16 、钙-48 、锡-132 或铅-208,稳定性源于拥有正确数量的中子和质子来形成球形原子核, 这是一种低能结构。

这些元素是物理学家预期的在裂变中通常形成的元素。但是通常会产生稍大的核,而不是神奇的核: 例如,通常形成的是钡-132,而不是锡-144。

由来自日本筑波大学的 Guillaume Scamps 领导的研究小组,开发了裂变的数值模拟 -- 一个需要几十个泽秒的过程 (10-20秒)-并在澳大利亚和日本的超级计算机上运行它们。

模拟显示,细胞核拉伸到断裂点自然形成的不是球形碎片,而是梨形碎片。

就像神奇原子核中的球形一样,量子效应可以稳定一些梨形原子核。钡 144 就是其中之一。梨形由不同数量的中子和质子形成到球形原子核,解释了不对称分裂和意外元素的形成。

“这是一个突破; 我们以前没有意识到这一点,” 西梅内尔说。"为一个 80 年的老问题找到一个新的答案是令人满意的。"

裂变是元素形成的主要部分,它发生在恒星碰撞或爆炸的时候。

在这些极端环境中,原子核不断吸收中子 (称为 R 过程)。当这些原子核变得不稳定然后分裂时,它们的重量是有限度的。

“我们的发现是朝着理解裂变过程迈出的重要一步,以便能够模拟它对宇宙中各种原子丰度的影响,” 西梅内尔说。

"它为整个新实验项目打开了大门。"

探索 # 原子# 核
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菲尔 · 杜利是澳大利亚自由撰稿人、主持人、音乐家和视频制作人。他拥有激光物理学博士学位,曾是世界上最大的聚变实验喷气式飞机的科学传播者,并在从阿德莱德到格拉斯哥的科学表演和节日中表演过。在 Phil Up On Science 的旗帜下,betway必威官方他在全国各地经营科学酒吧之夜和一个 YouTube 频道。
  1. https://www.world-nuclear.org/information-library/nuclear-fuel-cycle/introduction/physics-of-nuclear-energy.aspx
  2. https://www.nature.com/articles/s41586-018-0780-0
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