В Объединенном институте ядерных исследований впервые измерили среднее количество мгновенных нейтронов, испускаемых при спонтанном делении ядра резерфордия-260 (260Rf). Эксперимент проводился специалистами Лаборатории ядерных реакций им. Г. Н. Флерова на циклотроне У-400 с использованием сепаратора SHELS и детектирующей системы SFiNx при участии ученых Лаборатории теоретической физики им. Н. Н. Боголюбова. Полученные данные углубляют понимание механизмов распада трансурановых элементов и открывают новые возможности изучения ядер вблизи границ ядерной стабильности.
Спонтанное деление тяжелых и сверхтяжелых ядер определяется тонким балансом между кулоновским отталкиванием протонов и стабилизирующим действием квантовых оболочечных эффектов. Измерение количества мгновенных нейтронов, испускаемых при распаде, позволяет физикам напрямую исследовать конфигурацию ядра в момент разрыва, оценив его деформацию и энергию возбуждения. Ранее подобные экспериментальные данные существовали лишь для более легких, нейтронодефицитных изотопов резерфордия, а для тяжелого изотопа 260Rf такие измерения проведены впервые.
Для получения резерфордия-260 ученые использовали реакцию полного слияния пучка ускоренных ядер магния-26 с урановой мишенью. Выделение редкого изотопа из потока побочных продуктов обеспечил модернизированный сепаратор SHELS. Прецизионная настройка его электростатических дефлекторов позволила эффективно отфильтровать продукты конкурирующих реакций. Захват и регистрацию испущенных нейтронов проводила высокочувствительная система SFiNx, включающая 116 нейтронных счетчиков на основе гелия-3.
В ходе измерений исследователям удалось зафиксировать 53 события спонтанного деления 260Rf. Среднее число нейтронов в акте деления изотопа составило 4,88 ± 0,24, а период полураспада ядра был уточнен и составил 16,8+5,5−3,8 миллисекунды. Теоретические расчеты, выполненные в рамках стохастической модели точки разрыва, продемонстрировали хорошее согласие с экспериментальными данными.
Успех этого эксперимента подтверждает высокую эффективность связки сепаратора SHELS и детектора SFiNx. В дальнейшем физики ОИЯИ планируют использовать этот аппаратный комплекс для изучения еще более редких и короткоживущих изотопов, в том числе и на Фабрике сверхтяжелых элементов.
Исследование проведено международным коллективом ученых из России, Казахстана, Азербайджана и Ирана. Подробные результаты работы опубликованы в журнале The European Physical Journal A.