Ядро урана перед разрывом: два разных танца экспресс

Оригинал: "Large Amplitude Collective Motion and Dissipation in the Ground State and the First Isomeric Wells in the Neutron-Induced Fission of $$^{235}$$U"
arXiv:2608.08875v1 · 2026-08-09 · CC BY 4.0 · 1 мин
Учёные впервые проследили, как ядро урана ведёт себя в двух своих «ямах» перед делением.

Ядро урана-235, поймавшее медленный нейтрон, не сразу разлетается на осколки. Сначала оно как будто застревает в двух «ямах» — состояниях с разной формой. Первая, основная, — это слегка вытянутая капля. Вторая, изомерная, — капля, растянутая сильнее, но ещё не порванная. Переход из одной ямы в другую похож на переваливание через горку, а потом — через внешний барьер, после которого начинается необратимый разрыв.

Учёные впервые проследили за движением ядра в каждой из этих ям по отдельности. Они использовали расчётный метод, который раньше применяли только к последней стадии — от «седла» (точки, где ядро уже готово разорваться) до самого разрыва. Оказалось, что в обеих ямах движение сильно «вязкое»: форма ядра меняется не свободно, а словно в густом сиропе. Но есть и разница. В основной яме любое начальное отклонение формы быстро затухает — ядро почти сразу принимает ровную, симметричную форму. В изомерной яме всё иначе: форма ядра начинает колебаться с большой амплитудой, почти как маятник, долго не успокаиваясь.

Такая разница влияет на то, какими будут осколки деления. Если ядро задержится в изомерной яме, его форма может «запомнить» несимметричность — и осколки получатся разного размера.

Ещё одна находка: в обеих ямах ядро с небольшой вероятностью испускает нейтрон. Это значит, что ещё до разрыва уран может потерять часть своей массы. Такие нейтроны могут влиять на цепную реакцию в реакторе или бомбе.

Раньше эти ранние стадии деления описывали только грубыми моделями. Теперь появился микроскопический расчёт, который можно соединить с уже известной картиной последней стадии. В итоге складывается полная история: от захвата нейтрона до разлёта осколков. Это поможет точнее предсказывать, сколько энергии выделится и какие изотопы родятся в реакторах.

Изомерная яма урана-235 была обнаружена ещё в 1960-х, но её роль в делении оставалась загадкой. Теперь выяснилось, что она работает как «качели» для формы ядра.

Учёные
Albert EinsteinHans BetheLise MeitnerMargaret BurbidgeErnest RutherfordFred Hoyle
Понятия
нуклеация зародышеобразование пузырьков нуклеосинтез первых звёзд