取得突破性进展！核裂变微观理论领域有何最新情况？

十大品牌 2025年07月27日 19:41 0 admin

作为一种典型的

非平衡大振幅集体运动，

核裂变

存在复杂的关联效应，

且伴随着多种自由度的协同激发，

是核物理领域最具挑战性的问题之一。

其中，核集体形状自由度

是低能核裂变过程中的关键自由度。

如何合理选择和定义该自由度，

成为深入揭示核裂变机制的核心问题。

最近，来自原子能院的科研团队，

提出了一种新的解决方案

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近日，原子能院核数据重点实验室在核裂变微观理论研究领域取得突破性进展，首次将傅里叶形状参数化方法引入协变密度泛函理论体系，有效克服了传统球谐函数展开方法在描述大形变及碎片分离组态时的局限性。相关成果发表在国际知名物理期刊《Physics Letters B》(《物理快报B》)，论文第一作者为原子能院核物理研究所博士研究生李泽宇，通讯作者为核物理研究所陈永静研究员和西南大学李志攀研究员。

基于球谐函数参数化（左）和傅里叶形状参数化（右）定义的裂变位能曲面

在当前的核裂变微观理论中，通常采用球谐函数展开方法对核形状进行参数化，以定义集体空间。尽管该方法在中小形变系统中较为适用，但已有多项研究表明，其在描述裂变鞍点外大形变组态时存在显著局限性。针对这一挑战，原子能院团队在协变密度泛函理论框架下，创新性地引入傅里叶形状参数化方法，其展现出优异的收敛特性，能够更好地表征裂变过程中大形变组态尤其是断点组态。

基于球谐函数形状参数化(a)和傅里叶形状参数化(b)计算的裂变碎片电荷分布图与实验数据

团队首先构建了傅里叶形变算符，并选取钍-226为例，计算了其二维裂变位能曲面和质量张量。随后，采用含时生成坐标法结合高斯重叠近似对裂变动力学过程进行了模拟，新的集体空间显著提升了碎片分布涨落的理论描述精度。与此同时，傅里叶形状参数化方案还提供了更加优良的三维裂变位能曲面，其能量变化平滑、各自由度之间的耦合关联弱，为后续多维裂变动力学的理论研究提供了坚实基础，有望实现高精度的微观自洽裂变动力学计算。

该研究得到了国家自然科学基金、中央高校基础研究基金以及财政部稳定支持研究经费等项目支持。

（来源：2025.7.23中国原子能科学研究院微信公众号）