[論文レビュー] Bimodal fission in the Skyrme-Hartree-Fock approach

A. Staszczak, J. Dobaczewski+1 more|ArXiv.org|Dec 4, 2006

Nuclear physics research studies被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、スカイレ・ハートリー・フォック＋BCSフレームワーク（SkM*力とシニアリティ対応相互作用を用いて）256Fm、258Fm、260Fmにおける自発的核分裂を調査した。3つの静的分裂経路（対称的・compact、対称的・伸びた、非対称的・伸びた）を同定し、256Fmは非対称的分裂を好むこと、258Fmは競合する対称的経路により二重モード分裂を示すこと、260Fmは純粋に対称的分裂を示すことから、フェルミウム同位体における分裂行動の変化を説明した。

ABSTRACT

Spontaneous-fission properties of 256Fm, 258Fm, and 260Fm isotopes are studied within the Skyrme-Hartree-Fock+BCS framework. In the particle-hole channel we take the Skyrme SkM* effective force, while in the particle-particle channel we employ the seniority pairing interaction. Three static fission paths for all investigated heavy fermium isotopes are found. The analysis of these fission modes allows to describe observed asymmetric fission of 256Fm, as well as bimodal fission of 258Fm and symmetric fission in 260Fm.

研究の動機と目的

• フェルミウム同位体における二重モード分裂の起源を理解すること、特に258Fmにおける非対称的分裂と対称的分裂の二重モードの共存を解明すること。
• 殻効果と核の非球面性が256Fm–260Fm同位体系列における分裂経路をどのように形作るかを特定すること。
• 対称的・compact、対称的・伸びた、非対称的・伸びたの3つの静的分裂経路を特定・特徴づけ、それらが異なる断片化状態に至ることを明らかにすること。
• 256Fmにおける非対称的分裂から260Fmにおける対称的分裂への遷移を、分裂経路に沿った結合エネルギーと形状の進化を通じて説明すること。

提案手法

• 粒子・ホールチャンネルにSkM*有効力を使用した自己無撞撃的スカイレ・ハートリー・フォック＋BCS（SHF+BCS）フレームワークを用いた。
• 粒子・粒子チャンネルにはシニアリティ対応相互作用を用い、252Fmにおける実験的対応ギャップを再現するように強さパラメータを調整した。
• 1140個の単粒子状態（17個の調和振動子殻）を含む3次元デカルト座標系における歪みのある調和振動子基底を用いてHFODDコードで計算を実施した。
• 分裂経路は質量四極モーメント（Q20）で制約され、これらの経路に沿って全結合エネルギー（Etot）および質量十六極モーメント（Q40）が計算された。
• 配置の安定性は、特に断片化点近辺で経路が不安定化または分岐する可能性があることを見積もるために、エネルギーと形状の進化を追跡することで分析した。
• 殻効果の役割は、特に双殻閉殻である132Snに近い領域における同位体間の分裂経路を比較することで評価した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 256Fm、258Fm、260Fmにおける支配的分裂経路は何か。それらはエネルギー的・形状的進化においてどのように異なるか。
• RQ2 なぜ258Fmは2つの明確なTKEピークを示す二重モード分裂を示すが、256Fmは非対称的分裂、260Fmは対称的分裂を示すのか。
• RQ3 双殻閉殻132Snに近い領域における殻効果が、フェルミウム同位体における分裂モード選択にどのように影響するか。
• RQ4 三軸性および形状の共存が、これらの重い核における分裂ダイナミクスに果たす役割は何か。
• RQ5 3つの同位体における断片化状態はどのように異なり、それらの運動エネルギー分布を決定づける要因は何か。

主な発見

• 256Fmでは、非対称的・伸びた分裂経路（aEF）がエネルギー的に有利であり、Q20 ≈150 bにおける狭い外壁が観測された非対称的分裂を説明している。
• 258Fmでは、対称的・compact（sCF）経路と対称的・伸びた（sEF）経路が両方とも開放されており、競合的である。sCF経路は高TKEモードに対応し、sEF経路は低TKEモードに対応しており、二重モード分裂を説明している。
• 258Fmにおける非対称的経路（aEF）は低TKEモードにわずかに寄与しており、2つのガウス分布を示す実験的TKE分布と整合的である。
• 260Fmでは、外壁が存在しないため、対称的・compact（sCF）経路のみが利用可能であり、断片化時に球形断片が得られる純粋な対称的分裂が生じる。
• sCF経路の断片化状態は全同位体でQ20 ≈260 bで発生するが、sEF経路は258FmでのみQ20 ≈810 bで断片化に達する。
• 256FmではQ20 ≈430 b、258Fmおよび260FmではQ20 ≈470 bにおけるaEF経路の不安定性は、一方が球形で他方が伸びた断片となる断片化に対応し、重い同位体におけるcompact・球形分裂への遷移を確認している。