Полуэмпирическая формула для расчета периода полураспада спонтанного деления

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В работе представлен новый феноменологический подход к предсказанию периодов полураспада спонтанного деления актинидов и сверхтяжёлых ядер. Обнаружена линейная зависимость между десятичным логарифмом периодов полураспада спонтанного деления log⁡10T1/2SF\log_{10} T_{1/2}^{SF} и энергией отделения альфа-частицы QαQ_\alpha для ядер с фиксированным избытком нейтронов N−ZN - Z и с зарядовыми числами в диапазоне 90≤Z≤10290 \le Z \le 102. На основе найденной корреляции предложена полуэмпирическая формула для периодов полураспада спонтанного деления чётно-чётных ядер как функция QαQ_\alpha и N−ZN - Z. Формула успешно расширена на ядра с нечётным массовым числом AA, нечётно-нечётные ядра, а также ядра с Z>103Z > 103. Формула демонстрирует хорошее согласие с экспериментальными данными, воспроизводя периоды полураспада 111 известных ядер со средним отклонением в один порядок. Предсказания новой формулы сопоставлены с результатами, полученными с использованием других эмпирических формул и микроскопических-макроскопических и самосогласованных микроскопических моделей. Проведён анализ влияния выбора различных массовых таблиц на точность предсказаний. Обсуждается возможная фундаментальная взаимосвязь между процессами спонтанного деления и альфа-распада.

Об авторах

Н. С. Моисеев

Лаборатория теоретической физики им. Н. Н. Боголюбова, Объединенный институт ядерных исследований; Томский политехнический университет

Автор, ответственный за переписку.
Email: adamian@theor.jinr.ru
Дубна, Россия; Томск, Россия

Н. В. Антоненко

Лаборатория теоретической физики им. Н. Н. Боголюбова, Объединенный институт ядерных исследований; Томский политехнический университет

Email: adamian@theor.jinr.ru
Дубна, Россия; Томск, Россия

Г. Г. Адамян

Лаборатория теоретической физики им. Н. Н. Боголюбова, Объединенный институт ядерных исследований; Томский политехнический университет

Email: adamian@theor.jinr.ru
* Дубна, Россия; Томск, Россия

Список литературы

  1. Y. T. Oganessian, Eur. Phys. J. A 60, 227 (2024).
  2. Y. T. Oganessian, V. K. Utyonkov, N. D. Kovrizhnykh, F. S. Abdullin, S. N. Dmitriev, D. Ibadullayev, M. G. Itkis, D. A. Kuznetsov, O. V. Petrushkin, A. V. Podshibiakin, et al., Phys. Rev. C 106, L031301 (2022).
  3. Y. T. Oganessian, V. K. Utyonkov, D. Ibadullayev, F. S. Abdullin, S. N. Dmitriev, M. G. Itkis, A. V. Karpov, N. D. Kovrizhnykh, D. A. Kuznetsov, O. V. Petrushkin, et al., Phys. Rev. C 106, 024612 (2022).
  4. Y. T. Oganessian, V. K. Utyonkov, N. D. Kovrizhnykh, F. S. Abdullin, S. N. Dmitriev, A. A. Dzhioev, D. Ibadullayev, M. G. Itkis, A. V. Karpov, D. A. Kuznetsov, et al., Phys. Rev. C 106, 064306 (2022).
  5. Y. T. Oganessian, V. K. Utyonkov, M. V. Shumeiko, F. S. Abdullin, S. N. Dmitriev, D. Ibadullayev, M. G. Itkis, N. D. Kovrizhnykh, D. A. Kuznetsov, O. V. Petrushkin, et al., Phys. Rev. C 108, 024611 (2023).
  6. Y. T. Oganessian, V. K. Utyonkov, M. V. Shumeiko, F. S. Abdullin, G. Adamian, S. N. Dmitriev, D. Ibadullayev, M. G. Itkis, N. D. Kovrizhnykh, D. A. Kuznetsov, et al., Phys. Rev. C 109, 054307 (2024).
  7. D. Ackermann, S. Antalic, and F. P. Heßberger, Eur. Phys. J. Spec. Top. 233, 1017 (2024).
  8. E. M. Kozulin, G. N. Knyazheva, A. V. Karpov, V. V. Saiko, A. A. Bogachev, I. M. Itkis, K. V. Novikov, I. V. Vorobiev, I. V. Pchelintsev, E. O. Savelieva, et al., Phys. Rev. C 109, 034616 (2024).
  9. K. Kessaci, B. J. P. Gall, O. Dorvaux, M. Forge, A. Lopez-Martens, R. Chakma, K. Hauschild, M. L. Chelnokov, V. I. Chepigin, A. V. Isaev, et al., Phys. Rev. C 110, 054310 (2024).
  10. G. Münzenberg, M. Gupta, H. M. Devaraja, Y. K. Gambhir, S. Heinz, and S. Hofmann, Eur. Phys. J. A 59, 21 (2023).
  11. A. Såmark-Roth, D. M. Cox, D. Rudolph, L. G. Sarmiento, B. G. Carlsson, J. L. Egido, P. Golubev, J. Heery, A. Yakushev, S. Åberg, et al., Phys. Rev. Lett. 126, 032503 (2021).
  12. G. G. Adamian, N. V. Antonenko, A. Diaz-Torres, and S. Heinz, Eur. Phys. J. A 56, 47 (2020).
  13. Y. Oganessian, J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 34, R165 (2007).
  14. Y. T. Oganessian and V. K. Utyonkov, Nucl. Phys. A 944, 62 (2015).
  15. Y. T. Oganessian and V. K. Utyonkov, Rep. Prog. Phys. 78, 036301 (2015).
  16. S. Hofmann, S. Heinz, R. Mann, J. Maurer, G. Münzenberg, S. Antalic, W. Barth, H. G. Burkhard, L. Dahl, K. Eberhardt, et al., Eur. Phys. J. A 52, 180 (2016).
  17. K. Morita, Nucl. Phys. A 944, 30 (2015).
  18. S. Hofmann and G. Münzenberg, Rev. Mod. Phys. 72, 733 (2000).
  19. K. E. Gregorich, J. M. Gates, C. E. Düllmann, R. Sudowe, S. L. Nelson, M. A. Garcia, I. Dragojevi, C. M. Folden III, S. H. Neumann, D. C. Hoffman, et al., Phys. Rev. C 74, 044611 (2006).
  20. J. Dvorak, W. Brüchle, M. Chelnokov, R. Dressler, C. E. Düllmann, K. Eberhardt, V. Gorshkov, E. Jäger, R. Krücken, A. Kuznetsov, et al., Phys. Rev. Lett. 97, 242501 (2006).
  21. D. Peterson, B. B. Back, R. V. F. Janssens, T. L. Khoo, C. J. Lister, D. Seweryniak, I. Ahmad, M. P. Carpenter, C. N. Davids, A. A. Hecht, et al., Phys. Rev. C 74, 014316 (2006).
  22. S. Hofmann, S. Heinz, R. Mann, J. Maurer, G. Münzenberg, S. Antalic, W. Barth, L. Dahl, K. Eberhardt, R. Grzywacz, et al., Eur. Phys. J. A 52, 116 (2016).
  23. F. P. Heßberger, Eur. Phys. J. A 53, 75 (2017).
  24. J. Khuyagbaatar, H. Brand, R. A. Cantemir, C. E. Düllmann, F. P. Heßberger, E. Jäger, B. Kindler, J. Krier, N. Kurz, B. Lommel, et al., Phys. Rev. C 104, L031303 (2021).
  25. K. Morita, K. Morimoto, D. Kaji, T. Akiyama, S.-I. Goto, H. Haba, E. Ideguchi, K. Katori, H. Koura, and H. Kudo, J. Phys. Soc. Jpn 76, 043201 (2007).
  26. И. В. Панов, И. Ю. Корнеев, Г. Мартинец-Пинедо, Ф. К. Тилеманн, Письма в Астрон. журн. 39, 173 (2013).
  27. Y. T. Oganessian, V. K. Utyonkov, Y. V. Lobanov, F. S. Abdullin, A. N. Polyakov, I. V. Shirokovsky, Y. S. Tsyganov, G. G. Gulbekian, S. L. Bogomolov, B. N. Gikal, et al., Phys. Rev. C 70, 064609 (2004).
  28. Y. T. Oganessian, V. K. Utyonkov, S. N. Dmitriev, Y. V. Lobanov, M. G. Itkis, A. N. Polyakov, Y. S. Tsyganov, A. N. Mezentsev, A. V. Yeremin, A. A. Voinov, et al., Phys. Rev. C 72, 034611 (2005).
  29. Y. T. Oganessian, V. K. Utyonkov, Y. V. Lobanov, F. S. Abdullin, A. N. Polyakov, R. N. Sagaidak, I. V. Shirokovsky, Y. S. Tsyganov, A. A. Voinov, G. G. Gulbekian, et al., Phys. Rev. C 74, 044602 (2006).
  30. R. Smolan´czuk, J. Skalski, and A. Sobiczewski, Phys. Rev. C 52, 1871 (1995).
  31. R. Smolan´czuk, Phys. Rev. C 56, 812 (1997).
  32. M. Warda and J. L. Egido, Phys. Rev. C 86, 014322 (2012).
  33. A. Staszczak, A. Baran, and W. Nazarewicz, Phys. Rev. C 87, 024320 (2013).
  34. T. Ichikawa, A. Iwamoto, and P. Möller, Phys. Rev. C 79, 014305 (2009).
  35. P. Jachimowicz, M. Kowal, and J. Skalski, Phys. Rev. C 101, 014311 (2020).
  36. S. Giuliani, L. Robledo, and R. Rodriguez-Guzman, Phys. Rev. C 90, 054311 (2014).
  37. C. Xu and Z. Ren, Phys. Rev. C 71, 014309 (2005).
  38. W. J. Swiatecki, Phys. Rev. 100, 937 (1955).
  39. D. W. Dorn, Phys. Rev. 121, 1740 (1961).
  40. V. E. Viola Jr. and G. T. Seaborg, J. Inorg. Nucl. Chem. 28, 741 (1966).
  41. Z. Ren and C. Xu, Nucl. Phys. A 759, 64 (2005).
  42. C. Xu, Z. Ren, and Y. Guo, Phys. Rev. C 78, 044329 (2008).
  43. K. P. Santhosh, R. K. Biju, and S. Sahadevan, Nucl. Phys. A 832, 220 (2010).
  44. A. V. Karpov, V. I. Zagrebaev, Y. Martinez Palenzuela, L. F. Felipe Ruiz, and W. Greiner, Int. J. Mod. Phys. E 21, 1250013 (2012).
  45. A. Zdeb, M. Warda, and K. Pomorski, Phys. Scr. 89, 054015 (2014).
  46. X. J. Bao, S. Q. Guo, H. F. Zhang, Y. Z. Xing, J. M. Dong, and J. Q. Li, J. Phys. G: Nucl. Par. Phys. 42, 085101 (2015).
  47. K. P. Santhosh and C. Nithya, Phys. Rev. C 94, 054621 (2016).
  48. Z. Yuan, D. Bai, Z. Wang, and Z. Ren, Eur. Phys. J. A 60, 68 (2024).
  49. A. V. M. Babu, N. Dhananjaya, H. C. Manjunatha, N. Sowmya, and A. M. Nagaraja, Mod. Phys. Lett. A 39, 2450018 (2024).
  50. K. Pomorski and J. Dudek, Phys. Rev. C 67, 044316 (2003).
  51. P. Möller, J. R. Nix, W. D. Myers, and W. J. Swiatecki, At. Data Nucl. Data Tables 59, 185 (1995).
  52. F. Kondev, M. Wang, W. Huang, S. Naimi, and G. Audi, Chin. Phys. C 45, 030001 (2021).
  53. G. Adamian, N. Antonenko, and W. Scheid, Clustering Effects Within the Dinuclear Model (Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg, 2012), Vol. 2, p. 165.
  54. I. Rogov, G. Adamyan, and N. Antonenko, EPJ Web Conf. 194, 06005 (2018).
  55. I. S. Rogov, G. G. Adamian, and N. V. Antonenko, Phys. Rev. C 100, 024606 (2019).
  56. I. S. Rogov, G. G. Adamian, and N. V. Antonenko, Phys. Rev. C 104, 034618 (2021).
  57. I. S. Rogov, G. G. Adamian, and N. V. Antonenko, Phys. Rev. C 105, 034619 (2022).
  58. I. S. Rogov, G. G. Adamian, and N. V. Antonenko, Phys. Rev. C 110, 014606 (2024).
  59. H. Fink, J. Maruhn, W. Scheid, and W. Greiner, Z. Phys. 268, 321 (1974).
  60. D. Poenaru and R. Gherghescu, Phys. Rev. C 97, 044621 (2018).
  61. D. Poenaru, I.-H. Plonski, and W. Greiner, Phys. Rev. C 74, 014312 (2006).
  62. D. Poenaru, M. Ivascu, A. Sandulescu, and W. Greiner, Phys. Rev. C 32, 572 (1985).
  63. S. Malik and R. Gupta, Phys. Rev. C 39, 1992 (1989).
  64. W. Seif, Phys. Rev. C 74, 034302 (2006).
  65. M. Wang, W. J. Huang, F. G. Kondev, G. Audi, and S. Naimi, Chin. Phys. C 45, 030003 (2021).
  66. J. Dong, W. Zuo, and W. Scheid, Phys. Rev. Lett. 107, 012501 (2011).
  67. Y. T. Oganesyan, Y. P. Tret’yakov, A. S. Il’inov, A. G. Demin, A. A. Pleve, S. P. Tret’yakova, V. M. Plotko, M. P. Ivanov, N. A. Danilov, Y. S. Korotkin, et al., Tech. Rep., Joint Institute for Nuclear Research (1974).
  68. Y. T. Oganessian, A. S. Iljinov, A. G. Demin, and S. P. Tretyakova, Nucl. Phys. A 239, 353 (1975).
  69. A. Türler, H. W. Gäggeler, D. T. Jost, P. Armbruster, W. Brüchle, H. Folger, F. P. Heßberger, S. Hofmann, G. Münzenberg, V. Ninov, et al., Z. Phys. A 331, 363 (1988).
  70. F. P. Heßberger, S. Hofmann, V. Ninov, P. Armbruster, H. Folger, G. Münzenberg, H. J. Schött, A. G. Popeko, A. V. Yeremin, A. N. Andreyev, et al., Z. Phys. A 359, 415 (1997).
  71. D. C. Hoffman and M. R. Lane, Radiochimica Acta 70/71, 135 (1995).
  72. A. I. Svirikhin, A. V. Yeremin, N. I. Zamyatin, I. N. Izosimov, A. V. Isaev, A. A. Kuznetsova, O. N. Malyshev, R. S. Mukhin, A. G. Popeko, Y. A. Popov, et al., Phys. Part. Nucl. Lett. 18, 445 (2021).
  73. Y. A. Lazarev, Y. V. Lobanov, Y. T. Oganessian, V. K. Utyonkov, F. S. Abdullin, A. N. Polyakov, J. Rigol, I. V. Shirokovsky, Y. S. Tsyganov, S. Iliev, et al., Phys. Rev. C 62, 064307 (2000).
  74. M. Murakami, S. Goto, H. Murayama, T. Kojima, H. Kudo, D. Kaji, K. Morimoto, H. Haba, Y. Kudou, T. Sumita, et al., Phys. Rev. C 88, 024618 (2013).
  75. S. Antalic, F. Heßberger, S. Hofmann, D. Ackermann, S. Heinz, B. Kindler, I. Kojouharov, P. Kuusiniemi, M. Leino, B. Lommel, et al., Eur. Phys. J. A 38, 219 (2008).
  76. S. Antalic, F. Heßberger, D. Ackermann, S. Heinz, S. Hofmann, B. Kindler, J. Khuyagbaatar, B. Lommel, and R. Mann, Eur. Phys. J. A 51, 1 (2015).
  77. S. L. Nelson, K. E. Gregorich, I. Dragojevi´c, M. A. Garcia, J. M. Gates, R. Sudowe, and H. Nitsche, Phys. Rev. Lett. 100, 022501 (2008).
  78. F. P. Hessberger, J. Phys. G: Nucl.Part. Phys. 25, 877 (1999).
  79. Y. T. Oganessian, V. K. Utyonkov, F. S. Abdullin, S. N. Dmitriev, R. Graeger, R. A. Henderson, M. G. Itkis, Y. V. Lobanov, A. N. Mezentsev, K. J. Moody, et al., Phys. Rev. C 87, 034605 (2013).
  80. A. J. Hughes and D. E. Grawoig, Statistics, a foundation for analysis (Addison-Wesley Pub. Co., 1971).
  81. J. Khuyagbaatar, F. P. Heßberger, S. Hofmann, D. Ackermann, V. S. Comas, S. Heinz, J. A. Heredia, B. Kindler, I. Kojouharov, B. Lommel, et al., Eur. Phys. J. A 46, 59 (2010).
  82. E. K. Hulet, R. W. Lougheed, J. F. Wild, R. J. Dougan, K. J. Moody, R. L. Hahn, C. M. Henderson, R. J. Dupzyk, and G. R. Bethune, Phys. Rev. C 34, 1394 (1986).
  83. J. M. Gates, C. E. Düllmann, M. Schädel, A. Yakushev, A. Türler, K. Eberhardt, J. V. Kratz, D. Ackermann, L.-L. Andersson, M. Block, et al., Phys. Rev. C 83, 054618 (2011).
  84. Y. T. Oganessian, V. K. Utyonkov, Y. V. Lobanov, F. S. Abdullin, A. N. Polyakov, I. V. Shirokovsky, Y. S. Tsyganov, G. G. Gulbekian, S. L. Bogomolov, B. N. Gikal, et al., Phys. Rev. Lett. 83, 3154 (1999).
  85. P. Möller, J. R. Nix, and W. J. Swiatecki, Nucl. Phys. A 492, 349 (1989).
  86. P. Jachimowicz, M. Kowal, and J. Skalski, Phys. Rev. C 95, 014303 (2017).
  87. Z. Wang and Z. Ren, Phys. Rev. C 106, 024311 (2022).
  88. Z. Yuan, D. Bai, Z. Wang, Z. Ren, and D. Ni, Science China: Physics, Mechanics & Astronomy 66, 222012 (2023).
  89. J. Liu, Z. Wang, H. Zhang, and Z. Ren, Chin. Phys. C 48, 014105 (2024).
  90. N. Wang, M. Liu, X. Wu, and J. Meng, Phys. Lett. B 734, 215 (2014).
  91. N. Wang, Nuclear mass table with WS4 model (2014), https://www.researchgate.net/publication/307865750_Nuclear_mass_table_with_WS4_model
  92. P. Möller, A. J. Sierk, T. Ichikawa, and H. Sagawa, At. Data Nucl. Data Tables 109, 1 (2016).
  93. P. Jachimowicz, M. Kowal, and J. Skalski, At. Data Nucl. Data Tables 138, 101393 (2021).
  94. K. Zhang, M.-K. Cheoun, Y.-B. Choi, P. S. Chong, J. Dong, L. Geng, E. Ha, X. He, C. Heo, M. C. Ho, et al., Phys. Rev. C 102, 024314 (2020).
  95. K. Zhang, M.-K. Cheoun, Y.-B. Choi, P. S. Chong, J. Dong, Z. Dong, X. Du, L. Geng, E. Ha, X.-T. He, et al., At. Data Nucl. Data Tables 144, 101488 (2022).
  96. P. Guo, X. Cao, K. Chen, Z. Chen, M.-K. Cheoun, Y.-B. Choi, P. C. Lam, W. Deng, J. Dong, P. Du, et al., At. Data Nucl. Data Tables 158, 101661 (2024).
  97. The BSkG3 model, http://www.astro.ulb.ac.be/pmwiki/Brusslib/BSkG3
  98. G. Scamps, S. Goriely, E. Olsen, M. Bender, and W. Ryssens, Eur. Phys. J. A 57, 1 (2021).
  99. W. Ryssens, G. Scamps, S. Goriely, and M. Bender, Eur. Phys. J. A 58, 246 (2022).
  100. W. Ryssens, G. Scamps, S. Goriely, and M. Bender, Eur. Phys. J. A 59, 96 (2023).
  101. G. Grams, W. Ryssens, G. Scamps, S. Goriely, and N. Chamel, Eur. Phys. J. A 59, 270 (2023).
  102. J. Duflo and A. Zuker, Phys. Rev. C 52, R23 (1995).
  103. J. Mendoza-Temis, J. G. Hirsch, and A. P. Zuker, Nucl. Phys. A 843, 14 (2010).
  104. S. Liran, A. Marinov, and N. Zeldes, Hyperfine Interactions 132, 421 (2001).
  105. S. Liran, A. Marinov, and N. Zeldes, nucl-th/0102055.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).