物理学者はプルトニウムの崩壊を「遅らせた」

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プルトニウム240コアにおける陽子と中性子密度の進化

理論物理学者のアメリカ-ポーランドのグループは、単一のプルトニウム-240核の崩壊の間に起こるプロセスの速度を指定しました。核の断片への分離は、以前に考えられていたよりも少なくとも1桁遅いことが判明しました。これは、超流動核のモデルを使用して核崩壊のプロセスを評価した最初の研究です。この研究はPhysicalReview Letters(プレプリント)で公開されており、Physicsによって簡単に報告されています。

著者らは、密度汎関数理論(DFT)の近似におけるコンピューターシミュレーションの方法を計算に使用しました。同時に、以前の研究とは異なり、物理学者はコアを超流動液体と見なしていました。これにより、核の形状(対称性の要件)およびプロセスのエネルギーバランスに関する追加の人為的な制限を取り除くことが可能になりました。モデルでは、陽子と中性子は超伝導体のクーパー対の電子と同様の対を形成します。このペアリングにより、フェルミ粒子を「凝縮」させ、超流動性を提供することができます。

計算は、オークリッジ国立研究所にあるタイタンスーパーコンピューターで実行されました。それぞれが9分の1秒未満続く12万の減衰ステップをシミュレートするには、1,760個のグラフィックコアに対して9時間の操作が必要でした。物理学者は、240Pu核が2つの娘核に崩壊するプロセスの最終段階に注意を向けました。

著者らは、理論的に得られたフラグメントの運動エネルギーは、実験データとよく一致していると述べています。しかし、フラグメントは以前の作業で予測されたよりも約10倍長く結合されたままであることが判明しました。新しい結果は、核分裂片からのガンマ線を記述するモデルを改善する可能性があります。

プルトニウム核の崩壊は、200個以上の核子の相互作用を伴う多粒子問題です。したがって、数値シミュレーションでは、科学者は個々の核子の波動関数を追跡するのではなく、核密度の変化を分析します。

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