4 главных этапа: физики создали самое точное описание деления атома на две части

Ученые показали с точностью до секунды, что существует четыре этапа разделения атома и, по их словам, это самое точное описание момента разрыва атомного ядра.

Американские физики-теоретики разработали моделирование, которое позволило обнаружить первую полностью микроскопическую характеристику процесса, при котором атом делится на две части. Это открытие предоставляет новые возможности для понимания важного энергетического события, оказавшего огромное влияние на науку и технику в 20 веке. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, сообщает ScienceAlert.

Физики утверждают, что создали самое точное теоретическое описание разделения атома на две части, обойдя стороной любые упрощения и предположения. Они впервые получили точное предсказание этого процесса, которое до сих пор отсутствовало. Используя уравнения движения из ядерной физики и квантовую механику, ученые исследовали, что именно происходит в момент деления атома.

Слово “атом” происходит от латинского термина, означающего “неделимый”. Однако уже в конце 30-х годов прошлого века физики выяснили, что это определение не соответствует действительности. Эксперименты показали, что при бомбардировке нейтронами ядра атома урана они разделяются на две части, что доказывает, что атом не является неделимым. Теперь же физики раскрыли еще больше секретов ядерного деления.

По словам исследователей, если убрать упрощенные модели атома с сгруппированными протонами и нейтронами, то ядро атома представляет собой бурное море квантовой активности. Понять, как ведут себя и взаимодействуют между собой отдельные нуклоны (основные частицы, составляющие ядро атома), сложно, а еще сложнее осознать, что происходит в момент, когда атом изменяется.

Чтобы прояснить процесс разделения атомов, физики разделили его на четыре этапа. Моделирование было проведено с использованием суперкомпьютера и основывалось на атомах изотопов уран-238, плутоний-240 и калифорнияй-252 с различными начальными условиями.

Моделирование показало, что в первые (10^{-14}) секунд введение медленно движущегося нейтрона заставляет ядро атома выпячиваться и изменяться, достигая так называемой седловой точки, что делает его похожим на арахис. На втором этапе возникает седловой разрыв, где формируются фрагменты процесса деления; этот этап длится примерно (5 \times 10^{-21}) секунд.

На третьем этапе происходит полный разрыв ядра атома, и оно официально делится на две части в течение (10^{-22}) секунд. На четвертом этапе, продолжающемся (10^{-18}) секунд, осколки деления принимают форму и ускоряются, что приводит к высвобождению нейтронов и гамма-лучей. Этот последний этап также инициирует другие процессы распада после короткой задержки.

Физики подчеркивают, что их квантовое моделирование представляет собой наиболее точное на сегодняшний день описание того, что происходит в момент разрыва, когда мост, соединяющий две половины большого атомного ядра, сжимается и разделяется.

Источник: ScienceAlert