El núcleo de uranio-235 que ha capturado un neutrón lento no se desintegra de inmediato en fragmentos. Primero, parece quedarse atrapado en dos 'pozos': estados con formas diferentes. El primero, el fundamental, es una gota ligeramente alargada. El segundo, el isomérico, es una gota más estirada, pero aún sin romperse. La transición de un pozo a otro se asemeja a pasar por encima de una colina, y luego por una barrera externa, tras la cual comienza la ruptura irreversible.
Los científicos han seguido por primera vez el movimiento del núcleo en cada uno de estos pozos por separado. Utilizaron un método de cálculo que antes solo se aplicaba a la etapa final, desde la 'silla' (el punto donde el núcleo ya está listo para romperse) hasta la propia ruptura. Resultó que en ambos pozos el movimiento es muy 'viscoso': la forma del núcleo no cambia libremente, sino como en un jarabe espeso. Pero también hay diferencias. En el pozo fundamental, cualquier desviación inicial de la forma se amortigua rápidamente: el núcleo adopta casi de inmediato una forma regular y simétrica. En el pozo isomérico, todo es distinto: la forma del núcleo comienza a oscilar con gran amplitud, casi como un péndulo, sin calmarse durante mucho tiempo.
Otro hallazgo: en ambos pozos, el núcleo tiene una pequeña probabilidad de emitir un neutrón. Esto significa que, incluso antes de la ruptura, el uranio puede perder parte de su masa. Estos neutrones pueden influir en la reacción en cadena en un reactor o en una bomba.
Antes, estas etapas tempranas de la fisión solo se describían con modelos aproximados. Ahora existe un cálculo microscópico que se puede conectar con la imagen ya conocida de la etapa final. Así se compone la historia completa: desde la captura del neutrón hasta la dispersión de los fragmentos. Esto ayudará a predecir con mayor precisión cuánta energía se liberará y qué isótopos nacerán en los reactores.
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2608.08875v1
In fission induced by low energy neutrons, the mother nucleus spends a significant fraction of the time in the ground state and isomer wells, eventually passing beyond the outer barrier, where the primary fission fragments properties are defined. Despite this, the dynamics of these two early stages have not been investigated using microscopic models. This study examines the evolution of the mother nucleus in both wells separately, using time-dependent density functional theory, which has been previously used to treat the saddle-to-scission stage of fission for $$^{235}$$U(n,f) reactions. These two early stages of fission are essential blocks in the final theory of the formation and evolution of a compound nucleus. The present study shows that the dynamics in both wells is strongly dissipative, similar to the dynamics from saddle to scission. It also reveals that while the initial mass asymmetry of the system quickly settles to very small fluctuations in the ground state well, in the isomeric well, the mass asymmetry oscillates with a rather large amplitude, in almost harmonic motion. Furthermore, with low probability, neutrons are emitted in both wells.
El pozo isomérico del uranio-235 se descubrió ya en la década de 1960, pero su papel en la fisión seguía siendo un misterio. Ahora se ha descubierto que actúa como un 'columpio' para la forma del núcleo.