近日，一项发表在《物理评论C》杂志上的研究引发核物理领域关注。该研究由日本零碳能源研究所副教授石塚千佳子领导，首次准确再现了汞同位素180Hg和190Hg的异常行为，揭示了即便在高能条件下，核过程仍会影响核裂变，为创建更精确的同位素性质预测模型开辟了新可能。
核裂变是原子核分裂成两个或多个碎片并释放能量的过程。铀和钚等重元素的核裂变已获深入研究，但汞等较轻原子核的裂变仍是未解之谜。与铀不同，汞 - 180不会衰变成大致相等的部分，而是衰变成大小差异很大的碎片，在质量分布图中呈现两个峰，这种裂变被称为“双峰”，反映了原子核的不对称衰变。这一现象表明，原子核内部质子和中子的排列特征，即便在高能级(40 - 50 MeV)下也能保留，与之前认为它们在这种条件下会消失的观点相悖。石塚表示：“这些结果提供了有关裂变过程的宝贵信息，加深了我们对核行为的基本理解。”
实验室中，科学家通过将氩 - 36原子与钐 - 144和钐 - 154原子核碰撞，产生了同位素180Hg和190Hg。为模拟这一过程，他们采用了五维朗之万模型，这是一种计算机模拟方法，可实时追踪原子核在分裂前形状的变化。由于原子核可类比为一块橡皮泥，该模型考虑了这块“橡皮泥”的五个特征，即形状、大小、旋转角度以及两种变形类型(如压缩和拉伸)。
此模型的创新之处在于增加了一道“软墙”，即一道隐形屏障，使变形建模更加精确。此外，还考虑了多阶段裂变，即原子核在分裂前有时会射出中子，这会影响碎片的总动能(TKE)。
该模型成效显著，完全再现了180Hg质量分布的“双峰”特征，并准确预测了两种同位素的TKE值，且已得到实验数据证实。对于汞 - 180，模型准确展示了其异常行为，原子核分裂成大小不同的碎片，形成带有两个“峰”的图形;对于这两种汞同位素，模型还精确预测了分裂碎片所需的能量，计算结果与实际实验结果完全吻合。
这项研究意义重大，不仅解释了汞的奇异行为，还改进了其他同位素的预测模型，对核物理、能源和安全领域影响深远。它表明朗之万模型是研究核过程的有力工具，尤其适用于原子序数低于82的元素。研究结果有助于开发包括核反应堆在内的新技术，预测未知同位素的行为，从而扩展核图谱。
