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Un filo unisce fissione nucleare e superconduttività

Un lavoro pubblicato su Physical Review Letters mostra le connessioni tra la fissione nucleare ed altri fenomeni come la superconduttività partendo dall'analisi della fissione del 240Pu. Segue un commento di Gianluca Colò del nostro Dipartimento.

Il problema della fissione è che sperimentalmente esistono dati molto precisi, e la teoria concorda su alcune idee qualitative generali ma fallisce quando si tratta di fare una simulazione realistica e quantitativa del processo. Una prima difficoltà è che la scala di tempo della fissione è molto più lunga delle scale tipiche del moto nucleonico. Immaginare una simulazione del processo completo è semplicemente inimmaginabile. I teorici partono da una configurazione già "propensa" a far scindere il nucleo e ragionevole quando un neutrone venga catturato, e cercano di capire se dalle leggi base della meccanica quantistica (essenzialmente dall'equazione di Schrodinger dipendente dal tempo) si possano riprodurre i frammenti, la loro energia cinetica ecc. In questo lavoro si sottolinea come le correlazioni tra coppie di nucleoni (l'interazione di "pairing", la stessa che in materia condensata crea coppie di elettroni nei materiali superconduttivi) giochino un ruolo essenziale.

Cerchiamo di spiegarlo in modo intuitivo. La scissione avviene se il nucleo si deforma allungandosi lungo un asse z finché trova più conveniente spezzarsi. La funzione d'onda dei nucleoni deve passare da stati più sferici a stati con momento angolare preferibilmente perpendicolare a z, ovvero con funzione d'onda concentrata su z. L'interazione di pairing trasferisce coppie di nucleoni su stati a diverso momento angolare, cosa che non è possibile con una dinamica solo di singola particella. La fissione e la superconduttività si vedono legate da un filo che li unisce!

Per approfondimenti:
L'articolo originale Phys. Rev. Lett. 116, 122504

20 maggio 2016
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