托木斯克理工大学等开发裂变碎片角动量模型

托木斯克理工大学的科学家与联合核研究所的同事合作，开发出一个可描述裂变碎片中角动量发生的模型。了解裂变机制意义重大，相关知识未来或成为开发管理链式反应和核医学控制新方法的基础。该研究成果发表于《物理评论C》(Q2，影响因子：3.2)期刊，并获俄罗斯科学基金会资助。

在原子核分裂过程中，会依次经历多个阶段并改变结构，起初呈“球形”或“椭圆形”，接着变成“哑铃形”，破裂瞬间形成两个碎片。一个质子和中子数量均为偶数的原子裂变核，初始状态总角动量为零(自旋为零)，裂变后碎片开始旋转，获得0到10的角动量。

项目负责人、核技术工程学院数学与数学物理系教授尼古拉·安东年科介绍，核裂变有多种发生方式，结果并非只有两个特定碎片，而是大量不同碎片对。新提出的量子力学模型有助于确定特定质量碎片的形成概率，并假设其运动方向和旋转次数。

该模型适用于量子力学描述由两个接触原子核组成的系统中的角振荡，这些系统出现在核裂变的最后阶段。裂变碎片在断裂点处的角运动可视为碎片的独立小振幅振荡，振荡产生的角动量与系统整体旋转相平衡，模型解释了碎片角动量与其质量之间的锯齿状依赖关系。

尼古拉·安东年科还称，原子核分裂时会形成两个处于特定旋转状态的碎片，状态间跃迁时会发射电磁伽马量子，新模型有助于通过这些跃迁识别裂变碎片的质量、电荷和角动量。

这些基础知识有助于更好地理解碎片间的能量和角动量分布、旋转状态的形成机制，以及各种因素对裂变碎片特性的影响。所获数据可为控制核裂变的原理奠定基础，从而获得特定碎片的最大产量。

目前，科学家的下一阶段工作是研究裂变碎片的角动量对碎片总动能的依赖性。