Angular momentum generation in nuclear fission
J.N. Wilson
(1)
,
D. Thisse
(1)
,
M. Lebois
(1)
,
N. Jovančević
(1)
,
D. Gjestvang
,
R. Canavan
,
M. Rudigier
,
D. Etasse
(2)
,
R-B. Gerst
,
L. Gaudefroy
(3)
,
E. Adamska
,
P. Adsley
(1)
,
A. Algora
,
M. Babo
(1)
,
K. Belvedere
,
J. Benito
,
G. Benzoni
,
A. Blazhev
,
A. Boso
,
S. Bottoni
,
M. Bunce
,
R. Chakma
(1)
,
N. Cieplicka-Oryńczak
,
S. Courtin
(4)
,
M.L. Cortés
,
P. Davies
,
C. Delafosse
(1)
,
Muriel Fallot
(5)
,
B. Fornal
,
L. Fraile
,
A. Gottardo
,
V. Guadilla
(5)
,
G. Häfner
(1)
,
K. Hauschild
(1)
,
M. Heine
(4)
,
C. Henrich
,
I. Homm
,
F. Ibrahim
(1)
,
Ł.W. Iskra
,
P. Ivanov
,
S. Jazrawi
,
A. Korgul
,
P. Koseoglou
,
T. Kröll
,
T. Kurtukian-Nieto
(6)
,
L. Le Meur
(5)
,
S. Leoni
,
J. Ljungvall
(1)
,
A. Lopez-Martens
(1)
,
R. Lozeva
(1)
,
I. Matea
(1)
,
K. Miernik
,
J. Nemer
(1)
,
S. Oberstedt
,
W. Paulsen
,
M. Piersa
,
Y. Popovitch
(1)
,
C. Porzio
,
L. Qi
(1)
,
D. Ralet
(7)
,
P.H. Regan
,
K. Rezynkina
,
V. Sánchez-Tembleque
,
S. Siem
,
C. Schmitt
(4)
,
P.-A. Söderström
,
C. Sürder
,
G. Tocabens
(1)
,
V. Vedia
,
D. Verney
(1)
,
N. Warr
,
B. Wasilewska
,
J. Wiederhold
,
M. Yavahchova
,
F. Zeiser
,
S. Ziliani
1
IJCLab -
Laboratoire de Physique des 2 Infinis Irène Joliot-Curie
2 LPCC - Laboratoire de physique corpusculaire de Caen
3 DAM - Direction des Applications Militaires
4 IPHC - Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien
5 SUBATECH - Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées
6 CENBG - Centre d'Etudes Nucléaires de Bordeaux Gradignan
7 GANIL - Grand Accélérateur National d'Ions Lourds
2 LPCC - Laboratoire de physique corpusculaire de Caen
3 DAM - Direction des Applications Militaires
4 IPHC - Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien
5 SUBATECH - Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées
6 CENBG - Centre d'Etudes Nucléaires de Bordeaux Gradignan
7 GANIL - Grand Accélérateur National d'Ions Lourds
J.N. Wilson
- Fonction : Auteur
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- IdHAL : jonathan-wilson
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D. Gjestvang
- Fonction : Auteur
R. Canavan
- Fonction : Auteur
M. Rudigier
- Fonction : Auteur
R-B. Gerst
- Fonction : Auteur
E. Adamska
- Fonction : Auteur
A. Algora
- Fonction : Auteur
K. Belvedere
- Fonction : Auteur
J. Benito
- Fonction : Auteur
G. Benzoni
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755374
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A. Blazhev
- Fonction : Auteur
A. Boso
- Fonction : Auteur
S. Bottoni
- Fonction : Auteur
M. Bunce
- Fonction : Auteur
N. Cieplicka-Oryńczak
- Fonction : Auteur
M.L. Cortés
- Fonction : Auteur
P. Davies
- Fonction : Auteur
C. Delafosse
- Fonction : Auteur
- PersonId : 1264426
- IdHAL : c-delafosse
Muriel Fallot
- Fonction : Auteur
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B. Fornal
- Fonction : Auteur
- PersonId : 755162
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L. Fraile
- Fonction : Auteur
A. Gottardo
- Fonction : Auteur
K. Hauschild
- Fonction : Auteur
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- IdRef : 196405564
C. Henrich
- Fonction : Auteur
I. Homm
- Fonction : Auteur
Ł.W. Iskra
- Fonction : Auteur
P. Ivanov
- Fonction : Auteur
S. Jazrawi
- Fonction : Auteur
A. Korgul
- Fonction : Auteur
P. Koseoglou
- Fonction : Auteur
T. Kröll
- Fonction : Auteur
S. Leoni
- Fonction : Auteur
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J. Ljungvall
- Fonction : Auteur
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A. Lopez-Martens
- Fonction : Auteur
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K. Miernik
- Fonction : Auteur
S. Oberstedt
- Fonction : Auteur
W. Paulsen
- Fonction : Auteur
M. Piersa
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C. Porzio
- Fonction : Auteur
P.H. Regan
- Fonction : Auteur
K. Rezynkina
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V. Sánchez-Tembleque
- Fonction : Auteur
S. Siem
- Fonction : Auteur
P.-A. Söderström
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C. Sürder
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V. Vedia
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N. Warr
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B. Wasilewska
- Fonction : Auteur
J. Wiederhold
- Fonction : Auteur
M. Yavahchova
- Fonction : Auteur
F. Zeiser
- Fonction : Auteur
S. Ziliani
- Fonction : Auteur
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Résumé
When a heavy atomic nucleus splits (fssion), the resulting fragments are observed to emerge spinning1 ; this phenomenon has been a mystery in nuclear physics for over 40 years2,3 . The internal generation of typically six or seven units of angular momentum in each fragment is particularly puzzling for systems that start with zero, or almost zero, spin. There are currently no experimental observations that enable decisive discrimination between the many competing theories for the mechanism that generates the angular momentum4–12. Nevertheless, the consensus is that excitation of collective vibrational modes generates the intrinsic spin before the nucleus splits (pre-scission). Here we show that there is no signifcant correlation between the spins of the fragment partners, which leads us to conclude that angular momentum in fssion is actually generated after the nucleus splits (post-scission). We present comprehensive data showing that the average spin is strongly mass-dependent, varying in saw-tooth distributions. We observe no notable dependence of fragment spin on the mass or charge of the partner nucleus, confrming the uncorrelated post-scission nature of the spin mechanism. To explain these observations, we propose that the collective motion of nucleons in the ruptured neck of the fssioning system generates two independent torques, analogous to the snapping of an elastic band. A parameterization based on occupation of angular momentum states according to statistical theory describes the full range of experimental data well. This insight into the role of spin in nuclear fssion is not only important for the fundamental understanding and theoretical description of fssion, but also has consequences for the γ-ray heating problem in nuclear reactors13,14, for the study of the structure of neutron-rich isotopes15,16, and for the synthesis and stability of super-heavy elements17,18.