Impact of octupole correlation on the inverse quasifission in 160Gd+186W{}^{160}\text{Gd}+{}^{186}\text{W} collisions

该研究利用含时 Hartree-Fock 理论发现,在160Gd+186W{}^{160}\text{Gd}+{}^{186}\text{W}碰撞中,八极形变壳层(N=88N=88)而非球形壳层主导了逆准裂变过程,从而解释了 Au 区丰中子核产额增强的实验现象并揭示了量子壳层效应的能量依赖性。

Zhenji Wu, Xiang-Xiang Sun, Lu Guo

发布于 Fri, 13 Ma
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这篇论文讲述了一个关于**原子核如何“跳舞”并交换“舞伴”**的有趣故事。为了让你更容易理解,我们可以把原子核想象成一群在舞池里旋转的舞者。

1. 故事背景:一场特殊的“换舞伴”游戏

在原子物理的世界里,科学家试图制造一种非常稀有、充满中子的重原子核(就像制造一种极其珍贵的新型宝石)。通常,他们会让两个原子核撞在一起。

  • 常规玩法(融合): 两个原子核撞得粉碎,然后粘在一起变成一个更大的新核。但这很难,因为两个原子核都带正电,互相排斥,就像两块同极的磁铁,很难靠得足够近。
  • 本文的玩法(逆准裂变): 两个原子核(一个是钆-160,一个是钨-186)撞在一起,但没有完全融合。它们像两个跳探戈的舞者,紧紧抱在一起旋转了一会儿,互相交换了一些“舞伴”(中子和质子),然后分道扬镳。
    • 关键点: 这种交换让原本较轻的原子核变重了,原本较重的变得更重了,从而产生了一些平时很难制造出来的“超重”元素。

2. 核心谜题:为什么会有“意外”的惊喜?

科学家原本以为,这种“换舞伴”的过程会遵循某种固定的规则。

  • 旧理论(魔法数字): 以前大家认为,原子核喜欢变成那些结构特别稳定的形状(就像乐高积木拼成完美的正方体)。在原子核世界里,这种稳定结构被称为“幻数”(Magic Numbers)。特别是铅-208(Pb-208),它像一个完美的球体,非常稳定。
  • 实验的困惑: 在之前的实验中,科学家发现,当钆和钨碰撞时,产生的重原子核并没有集中在“完美球体”铅-208附近,而是集中在金(Au)附近。这就像大家原本以为舞伴会交换给那个穿“完美球体”衣服的人,结果却都跑到了穿“金衣服”的人那里。旧理论解释不通。

3. 科学家的新发现:八极形变(Octupole Deformation)

为了解开这个谜题,作者们使用了一种超级计算机模拟技术(叫“含时哈特里 - 福克理论”),就像用超高速摄像机慢动作回放这场舞蹈,观察每一个粒子的运动。

他们发现了一个被忽略的关键因素:形状不仅仅是球形的,有的原子核是“梨形”的!

  • 梨形舞步(八极形变): 有些原子核(特别是轻的那部分碎片)在碰撞过程中,会拉长成梨形。这种形状有一种特殊的“魔法”(壳层效应),就像梨形的舞池里有一个隐藏的引力点,专门吸引那些拥有特定数量中子(N=88)的原子核。
  • 真相大白: 实验中发现的“金区域”产物,并不是因为大家都想去铅-208(球形),而是因为轻的碎片在分离时,被这个“梨形”的引力点(N=88 壳层)给吸住了。
    • 比喻: 想象两个舞者旋转分离。原本以为他们会飞向一个圆形的舞台(铅-208),但实际上,因为其中一位舞者突然变成了梨形,产生了一种特殊的吸引力,把另一位舞者拉向了旁边的金色舞台(金区域)。

4. 能量与角度的重要性

论文还发现,这场舞蹈的效果取决于两个因素:

  1. 怎么撞(角度): 如果两个原子核是“头对头”或者“头对侧”地撞(就像两个梨子尖对尖或尖对侧),最容易发生这种神奇的交换。如果是“侧对侧”撞,效果就差很多。
  2. 撞多快(能量):
    • 在中等能量下(就像刚才说的 502.6 MeV),“梨形”的吸引力(N=88)占主导地位,所以产物集中在金附近。
    • 如果撞得非常快(能量更高),大家跑得更快,这时候“完美球体”(铅-208)的吸引力又开始起作用了,产物分布就会发生变化。

5. 总结:这对我们意味着什么?

这项研究就像给原子核物理学家提供了一张新的“舞池地图”

  • 以前: 我们以为原子核只喜欢完美的球形。
  • 现在: 我们明白了,梨形(八极形变) 在原子核的碰撞和分裂中起着巨大的作用。
  • 意义: 这解释了为什么之前的实验会出现“意外”,并告诉我们如何更好地控制这种碰撞,从而更有效地制造出那些稀有的、中子丰富的重元素(甚至可能是未来的超重元素)。

一句话总结:
这篇论文告诉我们,在原子核的微观世界里,形状不仅仅是圆的,“梨形”的原子核在碰撞中扮演着关键角色,它们像磁铁一样吸住了特定的产物,解释了为什么科学家能在金元素附近发现那么多新东西,而不是在原本以为的铅元素附近。