Czterech autorów z Narodowego Centrum Badań Jądrowych - Aleksander Augustyn, Tomasz Cap, Michał Kowal i Krzysztof Pomorski - porównało dwie metody opisu rozszczepienia jądra atomowego. Praca została właśnie opublikowana w prestiżowym czasopiśmie Physical Review C i wybrana przez redakcję jako Editors’ Suggestion.

Podczas rozszczepienia ciężkie jądro dzieli się na dwa lżejsze fragmenty. Zanim do tego dojdzie, wydłuża się, a pośrodku tworzy się coraz węższa „szyjka”. Fizycy mogą przedstawić ten proces jako wędrówkę po mapie energii potencjalnej, przypominającej mapę topograficzną górzystego terenu. Położenie na niej odpowiada kształtowi jądra, a wysokość - energii układu przy tym kształcie. Doliny wyznaczają różne drogi prowadzące do podziału jądra: jedne ku fragmentom o podobnych masach (rozszczepienie symetryczne), inne ku fragmentom o różnych masach (rozszczepienie asymetryczne).

Ruch materii jądrowej związany ze zmianą kształtu jest silnie tłumiony, a przypadkowe fluktuacje wpływają na jego przebieg. Autorzy porównali dwa sposoby uwzględnienia tych zjawisk: dynamikę Langevina oraz błądzenie losowe Metropolisa. Pierwsza metoda uwzględnia bezwładność, tarcie i siłę losową. Druga opisuje kolejne losowe zmiany kształtu bez śledzenia pędu. Obie metody zastosowano do opisu rozszczepienia sześciu różnych jąder aktynowców, od toru do fermu, wywołanego pochłonięciem neutronu termicznego. W obliczeniach wykorzystano te same powierzchnie energii.

Badacze pokazali, że błądzenie losowe odpowiada granicznemu przypadkowi dynamiki Langevina przy bardzo silnym tłumieniu. W odpowiednio dobranych warunkach obie metody dają niemal identyczne rozkłady mas fragmentów dla lżejszych badanych jąder. Dla cięższych pojawiają się różnice: dynamika Langevina przewiduje zauważalny udział podziałów na fragmenty o podobnych masach, którego nie ma w wynikach błądzenia losowego.

Obie metody wskazują w przybliżeniu właściwe położenia maksimów zmierzonych rozkładów mas, lecz przewidują rozkłady zbyt wąskie. Może to oznaczać, że dokładniejszy opis wymaga uwzględnienia dodatkowych sposobów deformacji jądra. Wyniki pozwalają lepiej ocenić, kiedy wystarcza szybsza metoda błądzenia losowego, a kiedy potrzebny jest pełniejszy opis dynamiczny. Stanowią one część pracy doktorskiej Aleksandra Augustyna.

Badania opisano w publikacji: A. Augustyn, T. Cap, M. Kowal, K. Pomorski, Comparative study of Langevin and random walk models for nuclear fission in the overdamped regime, Phys. Rev. C 114, 044614 (2026), DOI: https://doi.org/10.1103/tnt4-6wbh