北京哪家医院治白癜风好 http://www.bdfyy999.com/index.html如果将原子想象成高高垒起来的一堆硬币（代表着质子、中子），当推倒这些硬币，一些落在地上的硬币有较高几率发生旋转。原子是由一些质子、中子组装起来的，当这个结构被打破，将有可能发生原子核裂变，当原子核本身没有自旋的时候，裂分后却能够产生携带自旋的碎片，这种看似违反能量守恒定律的现象令人难以理解。在过去数十年间，研究者发展了五花八门的理论来解释这种自旋现象。其中一种经典的理论提出，在核分裂之前核中由于热激发、量子涨落等过程产生弯曲、扭动、倾斜和扭转，导致裂分过程后的核子产生自旋；另外一种经典理论认为，自旋是在裂分之后形成的，产生原因在于质子之间的相互排斥力。但是相关实验结果并不支持以上观点，说明这两种观点并不是正确的。图1.核裂分产生自旋的“弹簧”示意图。挑战早期理解自旋产生的相关实验中，通常使用低分辨率探测裂分过程中瞬时产生的和裂分核相关的γ射线，发现生成的锯齿状γ射线和自旋信息产生了很好的关联，但是其中的困难之处在于，裂分通常产生多种核，难以将每个核与γ射线相互对应。一些研究中通过将特定核子的异构体长寿命激发态与光谱进行对应，虽然这种方法提供了很好的分辨率（对自旋的微弱变化非常敏感），仅仅有少数同位素能够兼容该实验中，产生异构体激发态信号。四十年以来，亚原子谜团一直困扰着物理学家：为何自旋原子核的碎片仍具有自旋？新发现有鉴于此，巴黎萨克雷大学J.N.Wilson等16个国家的37个研究组之间紧密合作，终于解开了这个谜团。发现碎片具有的旋转运动产生的原因类似于橡皮筋绷断的过程。通过实验数据，揭示了裂分后碎片的自旋与裂分前的原子核自旋并无明显联系，自旋在核裂分后期产生，和裂分碎片的质量有关。对Th-、U-、Cf-三种放射性同位素的分裂过程进行研究，由于裂分过程伴随着释放γ射线，通过对释放γ射线进行表征，发现其中包含了裂分后产生碎片核自旋信息。研究人员首先排除了自旋在裂分前产生的可能性，因为裂分后的核子自旋行为是相互独立的，并没有较强的关联。研究者认为当核子之间的距离增加，随后分裂的过程中，表现为类似液滴的行为，通过表面张力降低表面积维持稳定性更高的球型。裂分过程伴随着能量释放，导致裂分后的碎片产生热、自旋，就像达到临界状态的橡皮筋产生弹性混乱的状态。但是，比这种现象更加复杂。总之，核在裂分时具有的形状将决定裂分后核子的能量、性质。这项发现能够有利的促进和理解/预测裂分过程。得到结论的原因归功于高精确度探测器的使用，以往的探测器精度上难以满足分析数据的需求，而且以往的大多数工作中无法对大量数据进行处理，尤其是关于裂分产生的核子自旋行为数据。本文工作通过对这些相干自旋数据进行详细分析，从而给出了准确度可靠的结论。目前的结果能够对85%的裂分产生的自旋行为进行解释，这是因为目前的模型还非常简单。通过将该理论进一步的丰富和详细化，能够更好的解释裂分和自旋之间的关系。这个工作的意义不仅仅能够解决数十年来的疑问，而且能够有助于设计未来的核反应器。实验搭建为了研究核裂变过程产生新核子过程的机制，作者在ALTO设备上进行核裂变实验，并且通过个探测器对裂变反应过程中产生γ射线进行表征，通过脉冲中子束线对Th、U进行长达小时测试。对Th-、U-、Cf-三种核裂分体系中，分别确定了30个不同偶-偶原子核（质子、中子数目均为偶数）激发态对应的特征γ射线发射，通过曼彻斯特大学研究者发展的计算方法。对每个核-核裂分各种条件中进行裂分都进行考虑，因此得到了平均的裂分自旋结果。测试结果裂分核子的自旋变化呈锯齿状（saw-tooth）分布，分布情况与以往报道的观测结果类似。作者发现给定的裂分碎片自旋与自旋核碎片的质量有关，与裂分前的母核质量/电荷无关。因此，作者认为基于后裂分库伦相互作用的解释方法是错误的，与后裂分理论中所认为的自旋和碎片电荷有关不符。图2.核裂分过程中相互独立的转矩（绿色）、自旋角动量（黑色箭头）产生。此外，作者在实验中发现特定裂分过程，核裂分产生的碎片平均自旋存在较高程度不对称性，比如在U→86Se+Ce裂分过程中，发现裂分后产生的重核自旋比轻核自旋高2倍。这个结果与后裂分理论中认为的碎片方向是相互耦合的（碎片的等幅自旋效应）观点相矛盾。这种较大程度自旋不对称效应引发作者思考对自旋产生原因。通过对U核裂分过程进行研究，对U裂分过程最高概率的裂分情况考察（U→96Se+Xe），裂分生成Xe、96Sr过程中释放的γ射线，主要对裂分后具有比裂分前具有更高的自旋情况考察。通过自旋情况、同位素实验，给出了不同碎片自旋之间的关系。观测结果说明自旋产生过程的后裂分非相关机理：自旋在核裂分后产生，同时碎片之间的自旋没有明显相互作用，其中碎片之间没有贡献。通过对实验测试结果进行统计学分析，发现自旋和裂分碎片质量有关。图3.自旋-裂分碎片质量关系。参考文献Wilson,J.N.,Thisse,D.,Lebois,M.etal.Angularmomentumgenerationinnuclearfission,Nature,–().DOI:10./s---w