A fenomenologia de fissão
Quando um núcleo pesado sofre fissão, uma variedade de fragmento de pares podem ser formados, dependendo da distribuição de nêutrons e prótons entre os fragmentos. Isto leva à distribuição de probabilidade de massa e carga nuclear para os fragmentos. A probabilidade de formação de um fragmento particular é chamada de seu rendimento de fissão e é expressa como a porcentagem de fissões que levam a ele.
os fragmentos separados experimentam uma grande repulsão de Coulomb devido às suas cargas nucleares, e eles recuam uns dos outros com energias cinéticas determinadas pelas cargas de fragmentos e a distância entre os centros de carga no momento da Cisão. Variações nestes parâmetros levam a uma distribuição de energias cinéticas, mesmo para a mesma divisão de massa.
as velocidades iniciais dos fragmentos de recuo são muito rápidas para que os elétrons externos (atômicos) do átomo de fissão mantenham o ritmo, e muitos deles são retirados. Assim, a carga nuclear do fragmento não é totalmente neutralizada pelos elétrons atômicos, e os fragmentos de fissão se separam como átomos altamente carregados. Como o núcleo do fragmento se ajusta de sua forma deformada a uma configuração mais estável, a energia de deformação (isto é, a energia necessária para deformá-la) é recuperada e convertida em energia de excitação interna, e nêutrons e raios gama prompt (uma forma energética de radiação eletromagnética dada quase coincidente com o evento de fissão) pode ser evaporada do fragmento em movimento. O átomo de movimento rápido e altamente carregado colide com os átomos do meio pelo qual se move, e a sua energia cinética é transferida para a ionização e aquecimento do meio à medida que abranda e descansa. A gama de fragmentos de fissão no ar é de apenas alguns centímetros.
durante o processo de desaceleração, o átomo carregado apanha electrões do meio e torna-se neutro quando pára. Nesta fase da sequência de eventos, o átomo produzido é chamado de produto de fissão para distingui-lo do fragmento de fissão inicial formado na cisão. Uma vez que alguns nêutrons podem ter sido perdidos na transição do fragmento de fissão para o produto de fissão, os dois podem não ter o mesmo número de massa. O produto de fissão ainda não é uma espécie estável, mas é radioativo, e finalmente atinge a estabilidade através de uma série de decaimentos beta, que podem variar ao longo de uma escala de tempo de frações de um segundo a muitos anos. A emissão beta consiste de elétrons e antineutrinos, muitas vezes acompanhados por raios gama e raios-X.
as distribuições em massa, carga e energia cinética dos fragmentos foram encontrados para ser dependente da espécie cindente, bem como da energia de excitação em que o ato de fissão ocorre. Muitos outros aspectos da fissão têm sido observados, acrescentando à fenomenologia extensiva do processo e fornecendo um intrigante conjunto de problemas para interpretação. Estes incluem a sistemática de secções transversais de fissão (uma medida da probabilidade de ocorrência de fissão); a variação do número de prompt de nêutrons (ver abaixo) emitido como uma função da cisão espécies e o fragmento particular massa de divisão; a distribuição angular dos fragmentos com relação à direção do feixe de partículas induzindo cisão; a sistemática de fissão espontânea meia-vida; a ocorrência de fissão espontânea isómeros (animado estados do núcleo); a emissão de partículas de luz (hidrogênio-3, de hélio-3, de hélio-4, etc.) em número reduzido, mas significativo, em alguns eventos de fissão; a presença de emissores de neutrões retardados entre os produtos de fissão; a escala de tempo em que ocorrem as várias fases do processo; e a distribuição da libertação de energia em fissão entre as partículas e as radiações produzidas.
uma discussão detalhada de todas estas facetas de fissão e como os dados foram obtidos não é possível aqui, mas alguns deles são tratados para fornecer alguma visão sobre este campo de estudo e um gosto de sua fascinação.
distribuições de massa de fragmentos de fissão
a distribuição das massas de fragmentos formados na fissão é uma das características mais marcantes do processo. É dependente da massa do núcleo cindível e da energia de excitação na qual a fissão ocorre. A baixa energia de excitação, a fissão de tais nuclídeos como urânio-235 ou plutônio-239 é assimétrica, ou seja, os fragmentos são formados em uma distribuição de probabilidade de duas cordas (ou rendimento) favorecendo uma divisão desigual na massa. Isto é ilustrado na Figura 4. Como será observado, o grupo leve de massas de fragmentos muda para números de massa mais elevados à medida que a massa do núcleo fissionante aumenta, enquanto a posição do Grupo Pesado permanece quase estacionária. À medida que a energia de excitação da fissão aumenta, a probabilidade de uma divisão de massa simétrica aumenta, enquanto que para a divisão assimétrica diminui. Assim, o vale entre os dois picos aumenta em probabilidade (Rendimento da formação), e em altas excitações a distribuição de massa torna-se simples, com o rendimento máximo em simetria (ver Figura 5). Os isótopos de rádio mostram distribuições de massa tripla interessantes, e os nuclídeos mais leves que o rádio mostram uma distribuição de massa simétrica e de uma só corcunda. (Estes nuclídeos, no entanto, requerem uma energia de ativação relativamente alta para sofrer fissão. Para núcleos muito pesados na região de férmio-260, a curva de rendimento em massa torna-se simétrica (de uma só corcunda) mesmo para fissão espontânea, e as energias cinéticas dos fragmentos são invulgarmente altas. Uma compreensão dessas distribuições de massa tem sido um dos principais quebra-cabeças da fissão, e uma interpretação teórica completa ainda está faltando, embora muito progresso tenha sido feito (ver abaixo).
Encyclopædia Britannica, Inc.