Американсько-польська група фізиків-теоретиків уточнила швидкість процесів, що протікають при розпаді одиничного ядра плутонію-240. Виявилося, поділ ядра на осколки відбувається щонайменше на порядок повільніше, ніж вважалося раніше. Це перша робота, в якій для оцінки процесів ядерного розпаду застосовувалася модель надплинного ядра. Дослідження опубліковано в журналі (препринт), коротко про нього повідомляє.
Автори використовували в розрахунках методи комп'ютерного моделювання в наближенні теорії функціоналу щільності (DFT). При цьому, на відміну від ранніх робіт, фізики розглядали ядро як надплинну рідину. Це дозволило позбутися додаткових штучних обмежень на форму ядра (вимога симетричності) та енергетичний баланс процесу. У моделі протони і нейтрони утворюють пари, аналогічні куперівським парам електронів у надпровідниках. Таке спарювання дозволяє «сконденсувати» ферміонні частинки і забезпечити надплинність.
Обчислення проводилися на суперкомп'ютері Titan, розташованому в Оак-Ріджській Національній Лабораторії. Моделювання 120 тисяч кроків розпаду, кожен з яких тривав менше септільйонної частки секунди потребувало дев'яти годин роботи 1760 графічних ядер. Основну увагу фізики звернули на фінальні стадії процесу, коли ядро 240Pu розпадається на два дочірніх.
Автори зазначають, що кінетична енергія осколків, отримана теоретично, добре збіглася з експериментальними даними. Разом з тим, виявилося, що осколки залишалися пов'язаними між собою приблизно в 10 разів довше, ніж передбачали ранні роботи. Новий результат може поліпшити моделі, що описують гамма-випромінювання осколків ділення.
Розпад ядра атома плутонію - багаточастичне завдання, що включає взаємодію між собою понад 200 нуклонів. Тому при чисельному моделюванні вчені аналізують зміну ядерної щільності замість того, щоб стежити за хвильовими функціями кожного окремого нуклону.