Polska - Świat nauki

Polscy fizycy obliczyli kluczowe parametry 1305 najcięższych jąder atomowych

2020-12-21 13:12:03

Fizycy teoretycy z Narodowego Centrum Badań Jądrowych i Uniwersytetu Zielonogórskiego wyznaczyli i podali niezwykle istotne parametry dla ponad 1300 jąder, w tym dla jąder pierwiastków superciężkich, które do tej pory nie zostały wytworzone w laboratoriach. Wyniki te zostały właśnie opublikowane w podstawowym czasopiśmie referencyjnym fizyki jądrowej: Atomic Data and Nuclear Data Tables.

Zobacz też: Opinia eksperta NCBJ o leczeniu COVID-19 z pomocą promieniowania jonizującego.

Symboliczna wizualizacja atomu

Polscy fizycy wśród najlepszych na świecie

Naukowcy w wielu ośrodkach na świecie nie ustają w dążeniach do wytworzenia i zbadania nowych pierwiastków oraz ich izotopów. Ten międzynarodowy wyścig ma na celu przede wszystkim poznanie nadal tajemniczych sił wiążących jądra atomowe. Badania koncentrują się równolegle na pracach eksperymentalnych wykorzystujących potężne akceleratory i detektory, jak i na pracach teoretycznych mających wskazać najbardziej obiecujące drogi poszukiwań i zaproponować modele, które będzie można potwierdzić lub odrzucić po konfrontacji z doświadczeniem. Polscy naukowcy od kilkudziesięciu lat specjalizują się właśnie w tego typu badaniach teoretycznych, stanowiąc światową czołówkę, czego dobitnym potwierdzeniem jest zaprezentowana właśnie niezwykle obszerna i kompletna praca.

Trzech polskich uczonych: dr Piotr Jachimowicz z Uniwersytetu Zielonogórskiego oraz Michał Kowal i Janusz Skalski profesorowie w Narodowym Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) oszacowali kluczowe parametry dla 1305 jąder ciężkich i superciężkich w zakresie liczby atomowej Z od 98 do 126 (a więc także dla pierwiastków jeszcze nie odkrytych) i dla liczby neutronów N od 134 do 192.

– Do naszych obliczeń wykorzystaliśmy wielowymiarowy mikroskopowo-makroskopowy model pozwalający wyznaczyć energię wiązania jąder atomowych tłumaczy dr Piotr Jachimowicz z UZ. – Dla stanów podstawowych oraz tzw. punktów siodłowych wyznaczyliśmy takie parametry jak: masy jądrowe, energie makroskopowe, poprawki powłokowe i deformacje jądrowe – czyli kształty jakie przybierają jądra w stanie podstawowym jak i w punkcie siodłowym. Z nich wyprowadziliśmy energie rozpadu alfa pomiędzy stanami podstawowymi, energie separacji jednego i dwóch nukleonów oraz statyczne, adiabatyczne wysokości barier rozszczepieniowych.

– Systematyczne rachunki dla jąder nieparzystych, szczególnie ich barier rozszczepieniowych są bardzo rzadkie - nasza praca wypełnia tę lukę – dodaje dr hab. Michał Kowal, Kierownik Zakładu Fizyki Teoretycznej NCBJ. – W przypadku układów z nieparzystą liczbą protonów, neutronów lub obu, używaliśmy standardowej metody BCS z blokowaniem. Kształty i energie w stanie podstawowym mogliśmy znaleźć poprzez minimalizację siedmiu odkształceń osiowo-symetrycznych. Poszukiwania punktów siodłowych przeprowadziliśmy metodą tzw. „zatapiania” w trzech kolejnych etapach, stosując wielowymiarowe przestrzenie deformacji, co wiązało się z potrzebą generowania gigantycznych sieci symulujących różne jądrowe kształty. W tym celu zaprzęgliśmy do obliczeń nasz superkomputer w Centrum Informatycznym w Świerku.

Część wyników uzyskanych przez badaczy dotyczy parametrów już poznanych w eksperymencie i bardzo dobrze się z tymi danymi zgadza. Stanowi to potwierdzenie poprawności przeprowadzonej analizy i pozwala wierzyć, że wyznaczone wartości nieznanych dotąd parametrów są wiarygodne.

Wartość badań

Uczeni podkreślają, że udało im się stworzyć jeden z najbardziej kompletnych zestawów danych dostępnych "na rynku", niezbędny do analiz przekrojów czynnych, czyli prawdopodobieństw wytwarzania jąder superciężkich w poszczególnych kanałach syntezy. – Dokładność odtwarzania mas i innych wielkości wyznaczonych w analizowanym przez nas obszarze jest jedną z najlepszych pośród istniejących oszacowań – dodaje dr hab. Janusz Skalski. – Wykorzystanie przez nas pięcio- i siedmiowymiarowych przestrzeni deformacji stanowi znaczący postęp w stosunku do innych obliczeń wykonywanych do tej pory. Przeprowadzona przez nas analiza jest też jedną z niewielu, które uwzględniają jądra nieparzyste, zwykle pomijane ze względu na trudności związane z traktowaniem nieparzystego nukleonu.

Otrzymane wyniki nieprzypadkowo trafią do annałów Atomic Data and Nuclear Data Tables. Ich znaczenie nie ogranicza się bowiem tylko do eksperymentów mających na celu wytworzenie nowych nuklidów. – Wyznaczyliśmy parametry, których znajomość może mieć istotne znaczenie także i dla innych obszarów badań wyjaśnia dr hab. Michał Kowal. – Między innymi wyznaczyliśmy własności dla jąder z grupy aktynowców, ważne z punktu widzenia fizyki reaktorowej. Wyznaczone i podane w pracy parametry mogą zostać wykorzystane w analizach astrofizycznych i przewidywaniach dotyczących nukleosyntezy na poszczególnych etapach ewolucji Wszechświata.

Dostęp do danych

Praca Properties of heaviest nuclei with 98 ≤ Z ≤ 126 and 134 ≤ N ≤ 192, P. Jachimowicz, M. Kowal, J. Skalski opublikowana została w Atomic Data and Nuclear Data Tables (Available online 19 December 2020, 101393, in press). Do 7 lutego 2020 r. jest ona ogólnie dostępna online pod adresem https://authors.elsevier.com/a/1cGMz,26poewBO; później będzie dostępna w wersji drukowanej i dla subskrybentów czasopisma.

ip

fot. PIRO4D z Pixabay

Słowa kluczowe: Atomic Data and Nuclear Data Tables, polskie badania, parametry ciezkich i superciężkich jąder, 2020
Komentarze
Redakcja dlaStudenta.pl nie ponosi odpowiedzialności za wypowiedzi Internautów opublikowane na stronach serwisu oraz zastrzega sobie prawo do redagowania, skracania bądź usuwania komentarzy zawierających treści zabronione przez prawo, uznawane za obraźliwie lub naruszające zasady współżycia społecznego.
Zobacz także
praca po studiach prawniczych
Prawo daje wiele możliwości. Dowiedz się, kim możesz zostać po studiach prawniczych Warszawa

Szukasz perspektywicznego kierunku studiów - takiego, po którym będziesz mieć wiele możliwości zawodowych? Jednym z nich jest prawo.

nauka przedmiotÃłw ścisłych
Jak edukować, żeby młodzież chciała uczyć się przedmiotów ścisłych?

Jak zachęcić młodzież do pójścia w ślady małżeństwa Curie?

Polecamy
essa
Co oznacza "Essa", czyli Młodzieżowe Słowo Roku?

Jakie słowo wygrał "Nagrodę Jury"?

Zapytanie do rektorÃłw z Wrocławsia w sprawie marszÃłw prolife
Duszpasterze akademiccy Wrocławia z zapytaniem o godziny i dni rektorskie dla inicjatyw pro-life

Adresatami są rektorzy wrocławskich uczelni, którzy ogłosili 28 października dniem wolnych od zajęć.

Ostatnio dodane
praca po studiach prawniczych
Prawo daje wiele możliwości. Dowiedz się, kim możesz zostać po studiach prawniczych Warszawa

Szukasz perspektywicznego kierunku studiów - takiego, po którym będziesz mieć wiele możliwości zawodowych? Jednym z nich jest prawo.

Popularne