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Contrasting fission potential-energy structure of actinides and mercury isotopes

アクチノイド核と水銀同位体との対照的なポテンシャルエネルギーの構造

市川 隆敏*; 岩本 昭; M$"o$ller, P.*; Sierk, A. J.*

Ichikawa, Takatoshi*; Iwamoto, Akira; M$"o$ller, P.*; Sierk, A. J.*

核分裂片の質量分布は、典型的なアクチノイド核で質量数$$A$$$$228 le A le 258$$、陽子数$$Z$$$$90 le 100$$の範囲にあるときには非対称となる。この範囲より少し軽い系の場合には、核分裂の分裂片質量分布は通常対称になる。しかしながら最近の実験によると、$$^{180}$$HIの電子捕獲に引き続き起きる$$^{180}$$Hgの核分裂は非対称になる。過去の実験では$$^{198}$$Hgやその近辺核の核分裂は対称であるが、核分裂障壁の高さからの励起エネルギーが10MeV以内であると非対称核分裂の兆候が見えている。われわれは典型的なアクチノイド核と質量数が178から200に至る12個の偶核水銀のアイソトープのポテンシャルエネルギー表面を計算し、アクチノイドと水銀アイソトープのポテンシャルエネルギーの根本的な違いを見いだした。われわれはこの違いについて、及び水銀のアイソトープ鎖にそってのポテンシャルエネルギーの構造変化が実験で観測される核分裂片の対称・非対称に影響を与えるかの議論を行う。結果として、陽子過剰の水銀アイソトープとアクチノイド核の非対称核分裂機構には大きな違いがあることを明らかにする。

Fission-fragment mass distributions are asymmetric in fission of typical actinide nuclei for nucelon number $$A$$ in the range $$228 le A le 258$$ and proton number $$Z$$ in the range $$90 le 100$$. For somewhat lighter systems it has been observed that fission mass distributions are usually symmetric. However, a recent experiment showed that fission of $$^{198}$$Hg following electron capture on $$^{180}$$HI is asymmetric. An earlier experiment has shown fission of $$^{198}$$Hg and nearby nuclei is symmetric, but with hints of asymmetric yield distributions up to about 10 MeV above the saddle-point energy. We calculate potential-energy surfaces for a typical actinide nucleus and for 12 even isotopes in the range $$^{178}$$Hg-$$^{200}$$Hg, demonstrating the radical differences between actinide and mervury potential surfaces. We discuss these differences and how the changing potential-energy structure along the mercury isotope chain affects the observed (a)symmetry of the fission fragments. We show that the mechanism of asymmetric fission is very different in proton-rich mercury isotopes compared to the actinide region.

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分野:Physics, Nuclear

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