Nowy model rozszczepienia jądra atomowego z udziałem Politechniki Warszawskiej

Wykorzystanie energii wyzwalanej w czasie rozszczepienia ciężkich jąder atomowych było jednym z najbardziej znaczących przełomów współczesnej nauki. Mimo to, o dziwo, szczegóły procesu rozszczepienia nie są dobrze znane. Rozszczepienie jądra atomowego to niezwykle złożony proces, z udziałem ponad 200 neutronów i protonów.  Jego opis wymaga zastosowania mechaniki kwantowej i użycia potężnych superkomputerów, aby móc śledzić ruch tak skomplikowanego obiektu.

Czterech fizyków reprezentujących: Politechnikę Warszawską - prof. Piotr Magierski, Uniwersytet Stanu Waszyngton - prof. Aurel Bulgac oraz laboratoria: PNNL  - dr Kenneth J. Roche i LANL  - dr Ionel Stetcu, opracowało nowy, dokładny model rozszczepienia w oparciu o teorię nadciekłości, w którym protony i neutrony tworzą pary niczym elektrony w nadprzewodniku.

Wykonane przez zespół obliczenia, na najpotężniejszym na świecie superkomputerze Titan w Narodowym Laboratorium w Oak Ridge w Tennessee (użycie Titan-a było możliwe dzięki umowie jaką PW zawarła z UT Batelle), pozwalają na prześledzenie procesu, gdy jądro plutonu dzieli się na dwa jądra-córki (daughter nuclei) pod wpływem pochłonięcia neutronu. Jest to proces wykorzystywany w reaktorach jądrowych w ramach reakcji łańcuchowej.

Okazało się jednak, że jądro plutonu rozszczepiało się około 10-krotnie dłużej niż oczekiwali fizycy, bazując na wcześniejszych obliczeniach. Oznacza to, że proces rozszczepienia przebiega zupełnie inaczej niż dotąd sobie wyobrażano.

Nowe symulacje rzucają więcej światła na skomplikowaną dynamikę procesu rozszczepienia i mogą mieć  istotny wpływ na energetykę jądrową. Na pewną sprawią, że poprawi się dokładność przewidywań teoretycznych procesów jądrowych.

Praca została opublikowana w prestiżowym czasopiśmie Physical Review Letters wydawanym przez Amerykańskie Towarzystwo Fizyczne, i dodatkowo wyróżniona przez edytora zamieszczeniem popularnego streszczenia na stronie głównej czasopisma pt: „Fission Takes Its Time”.