Группа исследователей представила новую модель, основанную на уравнении Ланжевена*, которая предлагает новые идеи о формировании экзотических ядер. Эта разработка может улучшить способность производить редкие изотопы, которые имеют ценность для различных применений в науке и медицине.

Модель была разработана и применена для изучения процессов многонуклонной передачи (МНТ) в столкновениях тяжёлых ионов. Она обеспечивает более точное понимание диссипации энергии во время столкновений тяжёлых ионов, что важно для прогнозирования результатов ядерных реакций.

Моделирование ядерных реакций, таких как столкновение аргонового ядра (40 Ar) с ториевым ядром (232 Th) 40 Ar + 232 Th, столкновение ксенонового ядра (136 Xe) с урановым ядром (238 U) 136 Xe + 238 U и столкновение ксенонового ядра (136 Xe) с висмутовым ядром (209 Bi) 136 Xe + 209 Bi, показало, что предсказания модели сечений и угловых распределений хорошо согласуются с экспериментальными результатами. В каждой из этих реакций, ядра сталкиваются и обмениваются частицами, что приводит к образованию новых ядер.

Схема эволюции ядерной системы в реакциях синтеза и МНТ. Источник: Minghao Zhang

Моделирование ядерных реакций, особенно тех, которые участвуют в производстве экзотических ядер, является сложной задачей: обычные методы, такие как фрагментация и слияние-испарение, имеют ограничения, особенно в синтезе новых трансурановых и сверхтяжёлых элементов.

Новая модель решает эти проблемы, упрощая процесс, сокращая количество регулируемых параметров и фокусируясь на ключевых физических процессах. Она успешно моделирует распределение энергии и угла рассеяния, предлагая понимание глубоко неупругих и квазиделительных процессов.

Повышенная точность предсказаний реакции МНТ, обеспечиваемая этой моделью, может способствовать производству изотопов, которые трудно получить с помощью других методов. Эти изотопы ценны для научных исследований и медицинских приложений, таких как диагностика и лечение. «Цель состоит в том, чтобы сохранить модель всеобъемлющей, но практичной для экспериментального использования», — отметил руководитель исследования, профессор Фэн-Шоу Чжана.

Эта разработка представляет собой шаг вперёд в ядерной физике, дальнейшее уточнение модели может повысить её полезность в руководстве будущими исследованиями и улучшении процессов производства редких изотопов.

Исследование было опубликовано в журнале Nuclear Science and Techniques и проводилось в сотрудничестве с Пекинским педагогическим университетом, Пекинской академией наук и технологий и Национальной лабораторией ускорителей тяжёлых ионов в Ланьчжоу.

*Уравнение Ланжевена — это математическое уравнение, которое описывает поведение частиц в физических системах, где происходит взаимодействие между частицами и окружающей средой. Это уравнение широко используется в различных областях физики, включая термодинамику, кинетику и статистическую механику

Подробнее на iXBT