RW Space

Слово атом происходит от латинского слова «неделимый». Но не позволяйте названию ввести вас в заблуждение.

Моделирование, проведенное американскими физиками-теоретиками, позволило впервые полностью микроскопически охарактеризовать момент разрыва атома на две части, открыв новое понимание энергетического события, которое стало определяющим новая эра в науке и технологиях.

В 1938 году мы обнаружили, насколько ошибочным является это название крошечное слово — это когда физики Отто Хан, Лиза Мейтнер и Фриц Штрассман показали, как ядра урана разделяются на две части при выстреле нейтронами.

Помимо упрощенных моделей протонов и нейтронов, сгруппированных вместе, как шарики жевательной резинки в дозаторе, ядро ​​массивного атома представляет собой дикую бурю квантовой активности.

Понимание того, как отдельные нуклоны ведут себя и взаимодействуют друг с другом, является достаточно сложной задачей для атомов, спокойно сидящих в одиночестве, не говоря уже о тех, которые претерпевают значительные трансформации. p>

Чтобы было легче понять, физики-теоретики из Лос-Аламосской национальной лаборатории и Вашингтонского университета (UW) ) разбить процесс деления на четыре этапа.

В первых 10^{-14 суп> секунд (плюс-минус) введение медленно движущегося нейтрона заставляет ядро ​​выпучиваться и перестраиваться в так называемой седловой точке, делая атом немного похожим на крошечную скорлупу арахиса.}

За этим быстро следует гораздо более быстрый сдвиг, называемый седловидным разделением, при котором фрагменты деления процесс установлен. Это длится примерно 5×10^-21 секунды.

Шаг третий — четный снова быстрее, трансформируясь за относительное мгновение в 10^-22 секунд. При так называемом разрыве шейки ядро ​​официально распадается.

На последнем этапе на развертывание которого уходит 10^-18 секунд, осколки деления принимают форму и ускоряются, высвобождая нейтроны и гамма-лучи и потенциально порождая другие процессы распада после небольшой задержки.

Более одной теории описывает точную миграцию субатомных частиц из арахиса в хлопья, хотя во многих случаях экспериментальные результаты либо противоречат друг другу. базовые предположения по физике или противоречить «микроскопическому» моделированию взаимодействий между отдельными протонами и нейтронами.

Основываясь на концепции, разработанной ведущим автором, физиком Университета Вашингтона Аурелом Булгаком, квантовое моделирование многих тел является наиболее точным описанием того, чего именно следует ожидать в самый момент разрыва, когда мост, соединяющий две половины большого атомного ядра сжимается и отделяется.

Расчеты по урану-238, плутонию-240 и калифорнию-252 под различные стартовые условия потребовали широкого использования суперкомпьютера Окриджской национальной лаборатории Министерства энергетики США.

«Это вероятно, самое точное и наиболее тщательно полученное теоретическое описание разрыва шеи, без каких-либо предположений и упрощений», — говорит Булгач.

«У нас есть очень конкретный прогноз, которого до сих пор не существовало. Предыдущие теории всегда основывались на следующем: «Давайте предположим, что это происходит, и если это происходит, то это, вероятно, будет видно». Мы этого не сделали. Мы просто с высокой точностью подставляем уравнения движения, известные на протяжении многих десятилетий в ядерной физике, плюс квантовую механику, и ничего больше.»

Моделирование выявило несколько сюрпризов в процессе деления. В то время как некоторые модели предсказывали щедрую квантовую случайность в процессе разрыва шейки, модель команды выявила явную «морщину» в плотности субатомных частиц, которая предшествовала появлению точки разрыва.

Существовало также очевидное различие во времени деления между двумя типами нуклонов: протонная шейка завершала разрыв раньше нейтронной шейки.

Важно отметить, что моделирование подтвердило спорные предположения о высвобождении нейтронов высокой энергии на стадии разрыва с модель зашла так далеко, что предсказала их энергии, угловое распределение и даже направления ухода.

«Большинство эксперименты ищут их в направлении движения осколков деления, и они не смогли различить там разрывные нейтроны, потому что большинство из них были тепловыми нейтронами, испускаемыми горячими осколками», — говорит Булгач.

Имея прогнозы, следующим шагом будет проверка того, подтверждают ли эксперименты эти последние открытия о том, как «неделимый» атом разделяется на две части.

Это исследование было опубликовано в Physical Review Letters.