Transition States at the Fission Barrier
Creators
- 1. University of California, Los Alamos Scientific Laboratory, Los Alamos, NM (United States)
Description
The current knowledge of the transition states that a nucleus traverses en route to fission is reviewed, together with the relevant theory of fission-fragment anisotropy. Theoretical progress in understanding this kind of data in terms of nuclear superfluidity is summarized. The evidence indicates that nuclear pairing effects play an important role in determining the transition state spectrum. Recent (d, pf) experimental data are noted, and their statistical analysis in terms of a pairing Hamiltonian considered in the fixed-energy ensemble appropriate for finite nuclei is presented. The results indicate that such pairing effects lead in Pu240 to an energy gap in the transition spectrum nearly twice that which occurs at the ground state shape of the same nucleus. Such a result is quite significant from the point of view of nuclear many-body physics, suggesting that the nuclear surface plays an important role in the pairing of nucleons in the finite nuclei. The significance for nuclear fission is also broad. Such a large energy gap forces reassessment of certain detailed conjectures that have been put forward concerning fission widths and mass asymmetry associated with capture resonances of specific spin and parity. The new situation suggests that the even-even and odd-odd spin-parity correlation that rules in the low energy spectra of deformed even-even nuclei does not prevail in the transition state spectrum. A possible explanation in terms of low energy mass- asymmetric and bending vibrations of the fissioning nucleus is discussed. Possible experimental studies that could support or negate the validity of this viewpoint are mentioned. (author)
Abstract (French)
L'auteur fait le point des connaissances actuelles relatives aux états de transition qu'un noyau subit sur la voie de la fission, et à la théorie de l'anisotropie des fragments de fission. Il rappelle les progrès accomplis dans les théories permettant d'expliquer ces données par la superfluidité du noyau. Les faits prouvent que les effets d'appariage jouent un rôle important dans la détermination du spectre à l'état de transition. L'auteur mentionne des données expérimentales récentes relatives à la réaction (d,pf) et en présente une analyse statistique en fonction d'un hamiltonien d'appariage, considéré dans l'ensemble d'énergie fixe approprié pour des noyaux finis. Les résultats indiquent que ces effets d'appariage entrainent pour 240Pu une lacune d'énergie dans le spectre de transition presque double de celle qui se produit pour la forme du même noyau à l'état fondamental. Ce résultat, qui est très important du point de vue de la physique du noyau à plusieurs corps, donne à penser que la surface du noyau joue un rôle important dans l'appariage des nucléons à l'intérieur des noyaux finis. Du point de vue de la fission nucléaire, il a aussi une grande importance. Etant donné cette importante lacune, il faut réévaluer certaines hypothèses détaillées-qui ont été mises en avant en ce qui concerne les largeurs de fission et l'asymétrie des masses associées aux résonances de capture d*un spin et d'une parité déterminés. La nouvelle situation donne à penser que la corrélation spin-parité pair-pair et impair-impair qui est de règle dans les spectres de faible énergie de noyaux pairs-pairs déformés ne l'est pas dans le spectre de l'état de transition. L'auteur étudie la possibilité d'une explication en fonction des vibrations de basse énergie, asymétriques par rapport à la masse, et de flexion du noyau qui subit la fission. Il indique quelles expériences pourraient éventuellement confirmer ou infirmer le bien- fondé de cette explication. (author)Abstract (Spanish)
El autor pasa revista a los conocimientos actuales sobre los estados de transición por los que un núcleo pasa hasta llegar a la fisión, así como a la teoría conexa de la anisotropía de los fragmentos de fisión. Resume los progresos de carácter teórico realizados con miras a explicar esta clase de datos en función de la superfluidez nuclear. Hay indicios de que los efectos de apareamiento nuclear desempeñan un papel importante en la determinación del espectro de estados de transición. El autor cita datos experimentales relativos a la reacción (d, pf), recientemente obtenidos, y expone su análisis estadístico en función de un Hamiltoniano de apareamiento, considerado en el conjunto de energía constante correspondiente a núcleos finitos. Los resultados indican que esos efectos de apareamiento originan en el 240Pu una discontinuidad de laenergía en el espectro de transición aproximadamente igual al doble de la que existe en la configuración correspondiente al estado fundamental del mismo núcleo. Este resultado es sumamente significativo desde el punto de vista de la física nuclear de los cuerpos múltiples, y sugiere que la superficie nuclear juega un papel importante en el apareamiento de nucleones en los núcleos finitos. Su significación en cuanto a la fisión nuclear es también considerable. Una discontinuidad tan apreciable de la energía impone la revisión de ciertas hipótesis detalladas que se formularon con el propósito de explicar las amplitudes de fisión y la asimetría de masas asociadas a las resonancias en la captura para spins y paridades determinadas. La nueva situación indica que la correlación spin-paridad (par-par) e (impar-impar), que rige para bajas energías en los espectros de núcleos par-par deformados no prevalece en el espectrto de los estados de transición. El autor examina una posible explicación basada en vibraciones de baja energía, asimétricas respectó de la masa, y de flexión, del núcleo a punto de sufrir la fisión. Por último, menciona estudios experimentales que tienden a confirmar o a impugnar la validez de esta teoría. (author)Abstract (Russian)
Daetsja obzor sovremennyh znanij o perehodnyh sostojanijah, kotorye prohodit jadro na puti k deleniju, vmeste s sootvetstvujushhej teoriej anizotropii oskolkov delenija. Obobshhaetsja progress v teorii s cel'ju dostizhenija ponimanija takogo roda dannyh v ramkah jadernoj sverhtekuchesti. Dannye pokazyvajut, chto jeffekty jadernogo sparivanija igrajut vazhnuju rol' pri opredelenii spektra perehodnogo sostojanija. Otmechajutsja poslednie jeksperimental'nye dannye (d, pi), i privoditsja ih statisticheskij analiz v ramkah gamil'toniana sparivanija, rassmatrivaemogo vansamble fiksirovannoj jenergii, podhodjashhej dlja konechnyh jader. Rezul'taty pokazyvajut, chto takie jeffekty sparivanija privodjat v plutonii-'24i k razryvu v jenergeticheskoj krivoj v perehodnom spektre pochti v dva raza bol'shemu, chem pri osnovnom sostojanii togo zhe jadra. Takoj rezul'tat ves'ma pokazatelen s tochki zrenija jadernoj fiziki mnogih tel i privodit k predpolozheniju o tom, chto jadernaja poverhnost' igraet vazhnuju rol' v sparivanii nuklonov, v konechnyh jadrah. Jadernoe delenie takzhe imeet bol'shoe znachenie. Takoj bol'shoj razryv jenergeticheskoj krivoj vynuzhdaet provesti pereocenku nekotoryh vydvinutyh podrobnyh predpolozhenij otnositel'no shiriny delenija i asimmetrii massy, svjazannyh s rezonansami zahvata pri opredelennom spine i parnosti. V novyh uslovijah predpolagaetsja, chto (chetnochetnaja) i (nechetno-nechetnaja) (spin-parnost') korreljacija, kotoraja gospodstvuet v spektrah nizkoj jenergii deformirovannyh chetno-chetnyh jader, ne prevaliruet v spektre perehodnogo sostojanija. Obsuzhdaetsja vozmozhnoe objasnenie v ramkah mass-asimmetricheskih i iskrivljajushhih kolebanij nizkoj jenergii deljashhegosja jadra. Upominajutsja vozmozhnye jeksperimental'nye issledovanija, kotorye,mogli by podtverdit' ili otricat' pravomernost' jetoj tochki zrenija. (author)Additional details
Additional titles
- Original title (English)
- États de Transition a la Barrière de Fission; ПЕРЕХОДНЫЕ СОСТОЯНИЯ ПРИ БАРЬЕРЕ ДЕЛЕНИЯ; Estados de Transicion en la Barrera de Fision
Publishing Information
- Publisher
- IAEA
- Imprint Place
- Vienna (International Atomic Energy Agency (IAEA))
- Imprint Title
- Physics and Chemistry of Fission. Vol. I. Proceedings of the Symposium on Physics and Chemistry of Fission
- Imprint Pagination
- 654 p.
- Series
- Proceedings Series
- Journal Page Range
- p. 23-36
- ISSN
- 0074-1884
Conference
- Title
- Symposium on Physics and Chemistry of Fission
- Dates
- 22-26 Mar 1965
- Place
- Salzburg (Austria)
INIS
- Country of Publication
- International Atomic Energy Agency (IAEA)
- Country of Input or Organization
- International Atomic Energy Agency (IAEA)
- INIS RN
- 45008467
- Subject category
- S73: NUCLEAR PHYSICS AND RADIATION PHYSICS;
- Resource subtype / Literary indicator
- Conference
- Descriptors DEI
- ANISOTROPY; ASYMMETRY; BEAM BENDING MAGNETS; ENERGY GAP; ENERGY SPECTRA; FISSION; FISSION BARRIER; FISSION FRAGMENTS; GROUND STATES; HAMILTONIANS; MANY-BODY PROBLEM; MASS; NUCLEONS; PARITY; PLUTONIUM 240; SPIN; SUPERFLUIDITY
- Descriptors DEC
- ACTINIDE NUCLEI; ALPHA DECAY RADIOISOTOPES; ANGULAR MOMENTUM; BARYONS; ELEMENTARY PARTICLES; ENERGY; ENERGY LEVELS; EQUIPMENT; EVEN-EVEN NUCLEI; FERMIONS; HADRONS; HEAVY NUCLEI; ISOTOPES; MAGNETS; MATHEMATICAL OPERATORS; NUCLEAR FRAGMENTS; NUCLEAR POTENTIAL; NUCLEAR REACTIONS; NUCLEI; PARTICLE PROPERTIES; PLUTONIUM ISOTOPES; POTENTIAL ENERGY; POTENTIALS; QUANTUM OPERATORS; RADIOISOTOPES; SPECTRA; SPONTANEOUS FISSION RADIOISOTOPES; YEARS LIVING RADIOISOTOPES
Optional Information
- Notes
- 47 refs., 6 figs. Imprint:In two volumes
- Secondary number(s)
- IAEA-SM--60/4