В Объединенном институте ядерных исследований (ОИЯИ) впервые было осуществлено измерение среднего количества мгновенных нейтронов, которые испускаются при спонтанном делении ядра резерфордия-260 (260Rf). Этот эксперимент проводили специалисты Лаборатории ядерных реакций им. Г. Н. Флерована на циклотроне У-400 с использованием сепаратора SHELS и детектирующей системы SFiNx. В исследованиях также принимали участие ученые из Лаборатории теоретической физики им. Н. Н. Боголюбова. Полученные результаты дополняют знания о механизмах распада трансурановых элементов и открывают новые горизонты для изучения ядер, находящихся на границах ядерной стабильности, что подробно описано на сайте ОИЯИ.
Спонтанное деление тяжелых и сверхтяжелых ядер является результатом тонкого баланса между кулоновским отталкиванием протонов и стабилизирующим действием квантовых оболочечных эффектов. Измерение количества мгновенных нейтронов, испускаемых при распаде, позволяет физикам непосредственно исследовать конфигурацию ядра в момент разрыва, оценивая его деформацию и энергию возбуждения. До текущего эксперимента данные о подобных измерениях существовали лишь для более легких, нейтронодефицитных изотопов резерфордия, и исследование 260Rf стало первым в своем роде.
Для получения изотопа резерфордия-260 ученые использовали реакцию полного слияния пучка ускоренных ядер магния-26 с урановой мишенью. Модернизированный сепаратор SHELS обеспечивал выделение редкого изотопа из потока побочных продуктов. Прецизионная настройка электростатических дефлекторов сепаратора позволила эффективно отфильтровать продукты конкурирующих реакций. Захват и регистрацию испущенных нейтронов осуществляла высокочувствительная система SFiNx, состоящая из 116 нейтронных счетчиков на основе гелия-3.
В ходе проведения измерений исследователям удалось зафиксировать 53 события спонтанного деления 260Rf. Среднее число нейтронов, испускаемых в акте деления изотопа, составило 4,88 ± 0,24, в то время как период полураспада ядра был уточнен и составил $16,8 \substack{+5,5 \\ -3,8} \text{}$ миллисекунды. Теоретические расчеты, выполненные в рамках стохастической модели точки разрыва, продемонстрировали хорошее согласие с экспериментальными данными.
Успех данного эксперимента подтверждает высокую эффективность сочетания 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 на Фабрике сверхтяжелых элементов.
Исследование было проведено международным коллективом ученых из России, Казахстана, Азербайджана и Ирана. Подробные результаты работы опубликованы в журнале The European Physical Journal A.
