آمریکا دقیق‌ترین مدل شکافت هسته‌ای را با استفاده از ابرکامپیوتر Summit توسعه می‌دهد
پژوهشگران دانشگاه واشنگتن و آزمایشگاه ملی لاس آلاموس از ابرکامپیوتر Summit در آزمایشگاه ملی اوک ریج برای شبیه‌سازی فرآیند پیچیده شکافت هسته‌ای با دقتی بی‌سابقه استفاده کردند.
تحقیقات نوآورانه آن‌ها نه تنها وجود “نوترون‌های اسکیژن” ناشناخته را تأیید می‌کند بلکه نشان می‌دهد که فرآیند شکافت هسته‌ای به مراتب کمتر تصادفی است از آنچه قبلاً تصور می‌شد.
در این زمینه، آخرین تحقیقات پتانسیل بزرگی را به همراه دارد. پژوهشگران هم‌اکنون تصویر واضح‌تر و کامل‌تری از شکافت هسته‌ای ارائه کرده‌اند.
“این احتمالاً دقیق‌ترین و با دقت‌ترین توصیف نظری شکست گردن است، بدون هیچ فرض یا ساده‌سازی،” دکتر اورل بولگاچ، استاد فیزیک دانشگاه واشنگتن و محقق اصلی، گفت.
تمرکز بر روی “شکست گردن”
شبیه‌سازی تیم تقریباً 1 میلیون ساعت گره روی ابرکامپیوتر Summit مصرف کرد. تمرکز آن‌ها بر روی “شکست گردن”، مرحله نهایی شکافت بود که در آن هسته کشیده شده و در نهایت به دو قطعه می‌شکند. یافته‌های آن‌ها نظریه‌های موجود را به چالش کشیده و دیدگاه جدیدی بر این رویداد اساسی ارائه می‌کند.
“ما یک پیش‌بینی بسیار خاص داریم که تا به حال وجود نداشت،” بولگاچ اظهار داشت.
یکی از شگفت‌انگیزترین کشفیات از این تحقیق این بود که نقطه شکست به صورت تصادفی نیست، همان طور که قبلاً فکر می‌شد.
“در عوض، چین‌خوردگی در چگالی هسته، جایی که گردن در نهایت شکل می‌گیرد و جایی که هسته شکسته می‌شود، مدت‌ها قبل از این که هسته به شکست برسد، تعیین می‌شود”، پژوهشگران در بیانیه‌ای مطبوعاتی گفتند.
این نقص به عنوان یک نقطه ضعف در مادّهٔ کشیده شده عمل می‌کند و نشان می‌دهد که شکست در کجا اتفاق می‌افتد.
شبیه‌سازی همچنین نشان داد که اتصال بین دو قطعه، درست قبل از جدایی نهایی، عمدتاً توسط نوترون‌ها حفظ می‌شود.
تأیید وجود نوترون‌های اسکیژن
علاوه بر این، پژوهشگران دریافتند که شکافت واقعی هسته بسیار سریع اتفاق می‌افتد، سریع‌ترین بخش از کل فرآیند شکافت. این مثل یک آزادسازی ناگهانی و انفجاری انرژی بعد از یک دوره طولانی از تنش و کشیدگی است.
شاید مهم‌ترین نکته این‌که، شبیه‌سازی شواهد قوی برای وجود “نوترون‌های اسکیژن”، که در لحظه شکست خارج می‌شوند، فراهم کرد. این ذرات ناشناخته منبع اختلاف نظر بین فیزیکدان‌ها بوده‌اند، به طوری که بعضی به وجود آن‌ها شک کرده بودند.
“افرادی می‌گفتند که آن‌ها وجود دارند، و دیگران می‌گفتند که وجود ندارند”، بولگاچ تاکید کرد. با این حال، شبیه‌سازی تیم آن‌ها را نه تنها تأیید کرد، بلکه جزئیات مهمی درباره انرژی و مسیر آن‌ها ارائه کرد.
“شبیه‌سازی تیم نشان داد که نوترون‌های اسکیژن در دو حالت متمایز مختلف منتشر می‌شوند”، بیانیه مطبوعاتی توضیح داد. “در لحظه شکست، نوترون‌ها به اطراف منتشر می‌شوند. همان طور که دو قطعه هسته به صورت افقی حرکت می‌کنند، نوترون‌ها در صفحه‌ای منتشر می‌شوند که به محور افقی عمود است”، بیانیه مطبوعاتی اشاره کرد.
همزمان، شکستن “گردن” بین قطعات اثر موجی ایجاد می‌کند که موجی از مادّه هسته‌ای به سمت انتهای جدیداً تشکیل شده قطعات می‌فرستد.
“این نوع طیف‌های متمایز چیزی است که هیچ‌یک از مدل‌های قبلی پیش‌بینی نکرده بود. علاوه بر این، انرژی بسیار بالایی دارند، بنابراین باید خواص بسیار متمایزی از نوترون‌های حرارتی داشته باشند”، بولگاچ تأکید کرد.
به گفته تیم، آن‌ها هم‌اکنون آزمایشاتی برای تأیید یافته‌های خود انجام خواهند داد. “اگر پیش‌بینی کنید، یا تأیید می‌شود یا تأیید نمی‌شود، و سپس باید نگاه کنید و ببینید. این گونه فیزیک پیش می‌رود”، بولگاچ نتیجه‌گیری کرد.
