Alla caccia del meccanismo di generazione di momento angolare nella fissione nucleare

La collaborazione NU-BALL fa luce su uno dei misteri decennali della fisica nucleare

La fissione nucleare è il meccanismo per cui un nucleo pesante di spacca in due frammenti e rilascia energia. Tale fenomeno, scoperto alla fine degli anni ’30 del secolo scorso dai chimici Otto Hahn e Fritz Strassmann e dai fisici Lise Meitner e Otto Frisch, offre ancora aspetti affascinanti e misteriosi da scoprire. A seguito del processo di fissione, i due frammenti emergono in rotazione e questa osservazione è considerata da decenni uno dei misteri più importanti della fisica nucleare: è infatti estremamente difficile comprendere la generazione di 6-7 unità di momento (o spin) per ciascun frammento, a partire da sistemi praticamente a spin zero.

In una serie di esperimenti condotti presso il laboratorio Irène-Joliot-Curie di Orsay (Francia), è stato ora sorprendentemente osservato che i frammenti di fissione acquistano momento angolare solo dopo la fissione e non prima, contrariamente a quanto ipotizzato dalla maggior parte degli approcci teorici. Tale scoperta è stata ottenuta dalla collaborazione internazionale di fisica nucleare NU-BALL che ha misurato, con alta precisione, la radiazione gamma emessa dalla fissione indotta da neutroni veloci su isotopi di uranio 238U e torio 232Tn, in una campagna sperimentale durata 7 settimane.

Queste inaspettate osservazioni sulla generazione del momento angolare nella fissione nucleare sono di importanza fondamentale per una approfondita comprensione del processo di fissione, con ricadute importanti anche in altre aree di ricerca, come ad esempio lo studio degli isotopi ricchi di neutroni, la sintesi e stabilità degli elementi super-pesanti e, in campo applicativo, il riscaldamento dei reattori nucleari a causa della radiazione gamma.

I risultati della misura di NU-BALL sono stati pubblicati sulla rivista Nature il 25/02/2021, https://doi.org/10.1038/s41586-021-03304-w

La collaborazione NU-BALL ha utilizzato uno spettrometro gamma ad alta granularità, composto da più di 100 rivelatori al germanio iperpuro, appartenenti al network europeo GAMMAPOOL (http://gammapool.lnl.infn.it). La collaborazione include ricercatori da 37 istituzioni e 16 paesi, tra cui fisici nucleari dell’Università di Milano e dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (esperimento GAMMA, Commissione Scientifica Nazionale 3) che hanno contribuito attivamente alla messa a punto dei rivelatori, all’analisi dati e alla interpretazione teorica dei risultati ottenuti e ora pubblicati su Nature.

Per maggiori informazioni

Prof.ssa Silvia Leoni, Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.

NU BALL

 

 

 

 

 

 

 

 

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