[論文レビュー] Pionic Radioactivity as New Mode of Nuclear Fission

D. B. Ion, Rodica‐Mariana Ion+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 24, 2011

Nuclear physics research studies参考文献 14被引用数 3

ひとこと要約

本稿は、超重元素（SHE）における新しい崩壊モードとしてパイオン放射能を提案し、自発的パイオン放出が従来の崩壊に取って代わるか、それを補完するものである。核分裂に類似したモデルを用いて、倍殻核 298-114 に近いSHEでは、パイオン放出に対する障壁がないことを示すパイオン分裂性パラメータ X=1 を示し、殻効果が崩壊経路を支配することが判明した。これは、未確認の「安定性の島」が、核分裂ではなく、支配的パイオン崩壊によって説明可能であることを示している。

ABSTRACT

In this paper a short review of the theoretical problems of the pionic radioactivity as a new nuclear mode is presented. The essential theoretical and experimental results obtained in the 25 years from the prediction of the nuclear pionic radioactivity are reviewed. Using the fission-like model it was shown that most of the SHE-nuclei lie in the region where the pionic fissility parameters attain their limiting value X=1 (see Fig.2-3). Hence, the SHE-region is characterized by the absence of a classical barrier toward spontaneous pion emission. Consequently, both decay modes, the pionic fission and the spontaneous fission of SHE nuclides, essentially will be determined only by shell effects. Then, it was seen that the usual predicted SHE-island of stability around the double magic nucleus 298-[114], which is not confirmed experimentally, can be explained by the dominant pionic radioactivity of the SHE-nuclei from this region. The bimodal symmetric (see Figs. 5ab) as well as, the supergiant radioactive halos (see Fig. 6) as two important signature of the nuclear pionic fission are evidentiated.

研究の動機と目的

• 超重核（SHE）におけるパイオン放射能が新たな崩壊モードとして機能しうるかを調査すること。
• 予測された「安定性の島」298-114 の周辺で実験的確認が得られていない理由を説明すること。
• 古典的核分裂障壁が存在しない状況で、殻効果が崩壊経路を決定づける役割を果たすかを分析すること。
• パイオン核分裂における、二重対称崩壊やスーパー巨大放射能ハローといった特徴を特定すること。

提案手法

• 核分裂に類似したモデルを応用し、超重核におけるパイオン分裂性パラメータ（X）を計算する。
• 核図上でパイオン分裂性パラメータ X を評価し、X=1 である領域（すなわち、パイオン放出に対する障壁がない領域）を同定する。
• 殻モデル効果を適用して、X=1 の場合にパイオン崩壊が核分裂崩壊を上回る支配的であるかを決定する。
• 理論的核モデルを用いて、二重対称崩壊やスーパー巨大放射能ハローといった崩壊シグナルを分析する。
• 予測された崩壊モードを、特に 298-114 に近いSHEにおける実験的傾向と比較する。
• 理論的核構造計算を用いて、パイオン放出下でのSHEの安定性および崩壊行動を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 パイオン放射能は、特に予測された「安定性の島」周辺の超重核において、支配的崩壊モードとして機能しうるか？
• RQ2 なぜ 298-114 の周辺に予測された「安定性の島」は実験的に観測されていないのか。パイオン崩壊はこの不一致を説明できるか？
• RQ3 古典的核分裂障壁が消滅した状況で、殻効果がパイオン崩壊が核分裂崩壊を上回る支配的であるかを決定づける役割を果たすか？
• RQ4 二重対称崩壊やスーパー巨大ハローといった、パイオン核分裂の特徴的な観測シグナルは何か？
• RQ5 パイオン分裂性パラメータ X=1 は、超重核における障壁なしパイオン放出の開始をどのように定義するか？

主な発見

• パイオン分裂性パラメータ X は、大多数の超重核（SHE）において、その上限値 1 に達しており、これは自発的パイオン放出に対する古典的障壁が存在しないことを示している。
• 特に 298-114 に近いSHE領域では、核分裂障壁ではなく殻効果が支配的であり、パイオン放射能が優勢である。
• 未確認の「安定性の島」298-114 は、従来の核分裂崩壊ではなく、パイオン放射能の優位性によって説明可能である。
• 二重対称崩壊パターン（図5ab）は、超重核におけるパイオン核分裂の主要な特徴的シグナルであると特定された。
• スーパー巨大放射能ハロー（図6）は、パイオン核分裂の別個の顕著な特徴的シグナルとして予測され、空間的崩壊分布が拡張していることを示している。
• 理論的分析により、X=1 のときパイオン核分裂がSHEにおける主要な崩壊モードになると確認され、予想される安定性の地図が再定義された。