物理學家破解水銀核分裂之謎！五維模型揭開罕見不對稱現象

國際研究團隊最新開發的五維Langevin模型，成功預測了水銀同位素的不對稱核分裂現象，為鈾和鈽以外元素的核分裂研究開闢新視野。這項突破性成果已發表於《物理評論C》期刊，並獲選為編輯推薦論文。

由東京科學大學石塚千佳子副教授領軍的研究團隊，針對質量數中等的汞同位素（¹⁸⁰Hg和¹⁹⁰Hg）進行精確模擬，不僅重現實驗觀測到的複雜分裂碎片分佈與動能，更首次捕捉到¹⁸⁰Hg特有的雙峰質量分佈特徵。這項研究證實，即使在40-50 MeV的高激發能狀態下，核殼層效應仍會持續影響分裂動態。

核分裂作為原子核分裂成較小部分的過程，向來是核物理學的核心課題。相較於鈾、鈽等重元素已累積豐富研究成果，原子序低於82的元素（如水銀）卻展現出難以用現有理論解釋的異常行為。實驗資料顯示，¹⁸⁰Hg會產生尺寸差異極大的不對稱分裂碎片，這現象直接挑戰現有理論框架。

研究團隊採用創新方法，在形變空間邊界設定軟牆面，更真實模擬核分裂過程中的形狀演變。模型同時考量巨觀的液滴狀運動與微觀殼層結構效應，並精確計算伴隨中子發射的多階段分裂過程。結果顯示，雖然低激發能時碎片質量分佈受影響較小，但總動能（TKE）會產生顯著變化，使其成為研究多階段分裂的重要指標。

這項跨國合作研究除日本團隊外，還包含烏克蘭核能研究所Ivanyuk博士、法國斯特拉斯堡大學Schmitt教授等國際頂尖學者參與。研究成果不僅深化人類對次鉛區域核分裂的理解，更驗證五維Langevin模型作為理論預測工具的可靠性，為未來核物理研究奠定重要基礎。

參考文獻：F. A. Ivanyuk等人，《次鉛區域的殼層效應與多階段分裂》，2025年5月20日發表於《物理評論C》DOI: 10.1103/PhysRevC.111.054620

贊助單位：日本學術振興會

掌握最新科技動態：立即訂閱SciTechDaily電子報