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研究人员证明原子核碎片在分裂后开始旋转,具体机制仍未可知

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  一个大型国际研究小组已经证明,在核裂变过程中,分裂发生后,分裂原子核的碎片开始旋转。在他们发表在《自然》杂志上的论文中,该小组描述了他们的实验。

  先前的研究表明,含有许多质子和中子的原子核是不稳定的。因此它们容易分裂,这就是众所周知的核裂变。先前的研究还表明,分裂后,原子核的碎片从原子核中喷出时会旋转。自从80多年前发现核裂变以来,它们为什么开始旋转一直是个谜。

  为了理解碎片开始旋转的原因,物理学家已经了解了更多关于整体分裂的过程。例如,他们发现,就在分裂之前,原子核伸长最终折断,这一过程被称为分裂。

  分裂发生后,物理学家就开始思考为什么原子核会分裂。此外,他们开始怀疑碎片的旋转是在断裂发生之前还是之后开始的。在这项新的研究中,研究人员进行了实验,表明分裂后才开始旋转。

  这项工作包括研究几种不稳定元素裂变产生的碎片,如铀-238和钍-232。研究人员专注于裂变后发出的伽玛射线。他们注意到这些射线中包含了他们正在研究的碎片旋转的信息。

  他们进一步预计,如果裂变产生的自旋先于分裂,那么给定区域的所有碎片几乎肯定会有相等的自旋,但方向相反。但他们发现事实并非如此。相反,他们的旋转完全相互独立。这一发现表明,分裂后开始旋转。

  研究人员还提出理论称,随着原子核变长和分裂,产生的残留物可能类似于泪珠。他们认为,这样的碎片可能会以某种方式移动,以减少它们的表面形状(就像气泡一样),并在这样做的时候释放能量,迫使它们开始旋转。

  http://dx.doi.org/10.1038/s41586-021-03304-w

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