Semi-empirical formula for spontaneous fission half-life calculation

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

This work presents a new phenomenological approach for predicting the spontaneous fission half-lives of actinides and superheavy nuclei. A linear dependence between the decimal logarithm of the spontaneous fission half-life and the energy release of alpha decay is found for nuclei with fixed neutron excess and atomic numbers in the range . Based on this correlation, a semi-empirical formula is proposed for the spontaneous fission half-life of even–even nuclei as a function of and . The proposed formula is further extended to predict half-lives for odd-A, odd–odd nuclei, and nuclei with . The formula demonstrates good agreement with experimental data, reproducing the half-lives of 111 known nuclei with a mean deviation of 1.00 order of magnitude. Predictions of the new formula are compared with results obtained using other empirical formulas and microscopic–macroscopic and self-consistent microscopic models. An analysis of the influence of different mass tables on the accuracy of the predictions is performed. The possible fundamental relationship between spontaneous fission and alpha-decay process is discussed.

Негізгі сөздер

Авторлар туралы

N. Moiseev

Bogoliubov Laboratory of Theoretical Physics, Joint Institute for Nuclear Research; Tomsk Polytechnic University

Хат алмасуға жауапты Автор.
Email: adamian@theor.jinr.ru
Dubna, Russia; Tomsk, Russia

N. Antonenko

Bogoliubov Laboratory of Theoretical Physics, Joint Institute for Nuclear Research; Tomsk Polytechnic University

Email: adamian@theor.jinr.ru
Dubna, Russia; Tomsk, Russia

G. Adamian

Bogoliubov Laboratory of Theoretical Physics, Joint Institute for Nuclear Research; Tomsk Polytechnic University

Email: adamian@theor.jinr.ru
* Dubna, Russia; Tomsk, Russia

Әдебиет тізімі

  1. Y. T. Oganessian, Eur. Phys. J. A 60, 227 (2024).
  2. Y. T. Oganessian, V. K. Utyonkov, N. D. Kovrizhnykh, F. S. Abdullin, S. N. Dmitriev, D. Ibadullayev, M. G. Itkis, D. A. Kuznetsov, O. V. Petrushkin, A. V. Podshibiakin, et al., Phys. Rev. C 106, L031301 (2022).
  3. Y. T. Oganessian, V. K. Utyonkov, D. Ibadullayev, F. S. Abdullin, S. N. Dmitriev, M. G. Itkis, A. V. Karpov, N. D. Kovrizhnykh, D. A. Kuznetsov, O. V. Petrushkin, et al., Phys. Rev. C 106, 024612 (2022).
  4. Y. T. Oganessian, V. K. Utyonkov, N. D. Kovrizhnykh, F. S. Abdullin, S. N. Dmitriev, A. A. Dzhioev, D. Ibadullayev, M. G. Itkis, A. V. Karpov, D. A. Kuznetsov, et al., Phys. Rev. C 106, 064306 (2022).
  5. Y. T. Oganessian, V. K. Utyonkov, M. V. Shumeiko, F. S. Abdullin, S. N. Dmitriev, D. Ibadullayev, M. G. Itkis, N. D. Kovrizhnykh, D. A. Kuznetsov, O. V. Petrushkin, et al., Phys. Rev. C 108, 024611 (2023).
  6. Y. T. Oganessian, V. K. Utyonkov, M. V. Shumeiko, F. S. Abdullin, G. Adamian, S. N. Dmitriev, D. Ibadullayev, M. G. Itkis, N. D. Kovrizhnykh, D. A. Kuznetsov, et al., Phys. Rev. C 109, 054307 (2024).
  7. D. Ackermann, S. Antalic, and F. P. Heßberger, Eur. Phys. J. Spec. Top. 233, 1017 (2024).
  8. E. M. Kozulin, G. N. Knyazheva, A. V. Karpov, V. V. Saiko, A. A. Bogachev, I. M. Itkis, K. V. Novikov, I. V. Vorobiev, I. V. Pchelintsev, E. O. Savelieva, et al., Phys. Rev. C 109, 034616 (2024).
  9. K. Kessaci, B. J. P. Gall, O. Dorvaux, M. Forge, A. Lopez-Martens, R. Chakma, K. Hauschild, M. L. Chelnokov, V. I. Chepigin, A. V. Isaev, et al., Phys. Rev. C 110, 054310 (2024).
  10. G. Münzenberg, M. Gupta, H. M. Devaraja, Y. K. Gambhir, S. Heinz, and S. Hofmann, Eur. Phys. J. A 59, 21 (2023).
  11. A. Såmark-Roth, D. M. Cox, D. Rudolph, L. G. Sarmiento, B. G. Carlsson, J. L. Egido, P. Golubev, J. Heery, A. Yakushev, S. Åberg, et al., Phys. Rev. Lett. 126, 032503 (2021).
  12. G. G. Adamian, N. V. Antonenko, A. Diaz-Torres, and S. Heinz, Eur. Phys. J. A 56, 47 (2020).
  13. Y. Oganessian, J. Phys. G: Nucl. Part. Phys. 34, R165 (2007).
  14. Y. T. Oganessian and V. K. Utyonkov, Nucl. Phys. A 944, 62 (2015).
  15. Y. T. Oganessian and V. K. Utyonkov, Rep. Prog. Phys. 78, 036301 (2015).
  16. S. Hofmann, S. Heinz, R. Mann, J. Maurer, G. Münzenberg, S. Antalic, W. Barth, H. G. Burkhard, L. Dahl, K. Eberhardt, et al., Eur. Phys. J. A 52, 180 (2016).
  17. K. Morita, Nucl. Phys. A 944, 30 (2015).
  18. S. Hofmann and G. Münzenberg, Rev. Mod. Phys. 72, 733 (2000).
  19. K. E. Gregorich, J. M. Gates, C. E. Düllmann, R. Sudowe, S. L. Nelson, M. A. Garcia, I. Dragojevi, C. M. Folden III, S. H. Neumann, D. C. Hoffman, et al., Phys. Rev. C 74, 044611 (2006).
  20. J. Dvorak, W. Brüchle, M. Chelnokov, R. Dressler, C. E. Düllmann, K. Eberhardt, V. Gorshkov, E. Jäger, R. Krücken, A. Kuznetsov, et al., Phys. Rev. Lett. 97, 242501 (2006).
  21. D. Peterson, B. B. Back, R. V. F. Janssens, T. L. Khoo, C. J. Lister, D. Seweryniak, I. Ahmad, M. P. Carpenter, C. N. Davids, A. A. Hecht, et al., Phys. Rev. C 74, 014316 (2006).
  22. S. Hofmann, S. Heinz, R. Mann, J. Maurer, G. Münzenberg, S. Antalic, W. Barth, L. Dahl, K. Eberhardt, R. Grzywacz, et al., Eur. Phys. J. A 52, 116 (2016).
  23. F. P. Heßberger, Eur. Phys. J. A 53, 75 (2017).
  24. J. Khuyagbaatar, H. Brand, R. A. Cantemir, C. E. Düllmann, F. P. Heßberger, E. Jäger, B. Kindler, J. Krier, N. Kurz, B. Lommel, et al., Phys. Rev. C 104, L031303 (2021).
  25. K. Morita, K. Morimoto, D. Kaji, T. Akiyama, S.-I. Goto, H. Haba, E. Ideguchi, K. Katori, H. Koura, and H. Kudo, J. Phys. Soc. Jpn 76, 043201 (2007).
  26. И. В. Панов, И. Ю. Корнеев, Г. Мартинец-Пинедо, Ф. К. Тилеманн, Письма в Астрон. журн. 39, 173 (2013).
  27. Y. T. Oganessian, V. K. Utyonkov, Y. V. Lobanov, F. S. Abdullin, A. N. Polyakov, I. V. Shirokovsky, Y. S. Tsyganov, G. G. Gulbekian, S. L. Bogomolov, B. N. Gikal, et al., Phys. Rev. C 70, 064609 (2004).
  28. Y. T. Oganessian, V. K. Utyonkov, S. N. Dmitriev, Y. V. Lobanov, M. G. Itkis, A. N. Polyakov, Y. S. Tsyganov, A. N. Mezentsev, A. V. Yeremin, A. A. Voinov, et al., Phys. Rev. C 72, 034611 (2005).
  29. Y. T. Oganessian, V. K. Utyonkov, Y. V. Lobanov, F. S. Abdullin, A. N. Polyakov, R. N. Sagaidak, I. V. Shirokovsky, Y. S. Tsyganov, A. A. Voinov, G. G. Gulbekian, et al., Phys. Rev. C 74, 044602 (2006).
  30. R. Smolan´czuk, J. Skalski, and A. Sobiczewski, Phys. Rev. C 52, 1871 (1995).
  31. R. Smolan´czuk, Phys. Rev. C 56, 812 (1997).
  32. M. Warda and J. L. Egido, Phys. Rev. C 86, 014322 (2012).
  33. A. Staszczak, A. Baran, and W. Nazarewicz, Phys. Rev. C 87, 024320 (2013).
  34. T. Ichikawa, A. Iwamoto, and P. Möller, Phys. Rev. C 79, 014305 (2009).
  35. P. Jachimowicz, M. Kowal, and J. Skalski, Phys. Rev. C 101, 014311 (2020).
  36. S. Giuliani, L. Robledo, and R. Rodriguez-Guzman, Phys. Rev. C 90, 054311 (2014).
  37. C. Xu and Z. Ren, Phys. Rev. C 71, 014309 (2005).
  38. W. J. Swiatecki, Phys. Rev. 100, 937 (1955).
  39. D. W. Dorn, Phys. Rev. 121, 1740 (1961).
  40. V. E. Viola Jr. and G. T. Seaborg, J. Inorg. Nucl. Chem. 28, 741 (1966).
  41. Z. Ren and C. Xu, Nucl. Phys. A 759, 64 (2005).
  42. C. Xu, Z. Ren, and Y. Guo, Phys. Rev. C 78, 044329 (2008).
  43. K. P. Santhosh, R. K. Biju, and S. Sahadevan, Nucl. Phys. A 832, 220 (2010).
  44. A. V. Karpov, V. I. Zagrebaev, Y. Martinez Palenzuela, L. F. Felipe Ruiz, and W. Greiner, Int. J. Mod. Phys. E 21, 1250013 (2012).
  45. A. Zdeb, M. Warda, and K. Pomorski, Phys. Scr. 89, 054015 (2014).
  46. X. J. Bao, S. Q. Guo, H. F. Zhang, Y. Z. Xing, J. M. Dong, and J. Q. Li, J. Phys. G: Nucl. Par. Phys. 42, 085101 (2015).
  47. K. P. Santhosh and C. Nithya, Phys. Rev. C 94, 054621 (2016).
  48. Z. Yuan, D. Bai, Z. Wang, and Z. Ren, Eur. Phys. J. A 60, 68 (2024).
  49. A. V. M. Babu, N. Dhananjaya, H. C. Manjunatha, N. Sowmya, and A. M. Nagaraja, Mod. Phys. Lett. A 39, 2450018 (2024).
  50. K. Pomorski and J. Dudek, Phys. Rev. C 67, 044316 (2003).
  51. P. Möller, J. R. Nix, W. D. Myers, and W. J. Swiatecki, At. Data Nucl. Data Tables 59, 185 (1995).
  52. F. Kondev, M. Wang, W. Huang, S. Naimi, and G. Audi, Chin. Phys. C 45, 030001 (2021).
  53. G. Adamian, N. Antonenko, and W. Scheid, Clustering Effects Within the Dinuclear Model (Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg, 2012), Vol. 2, p. 165.
  54. I. Rogov, G. Adamyan, and N. Antonenko, EPJ Web Conf. 194, 06005 (2018).
  55. I. S. Rogov, G. G. Adamian, and N. V. Antonenko, Phys. Rev. C 100, 024606 (2019).
  56. I. S. Rogov, G. G. Adamian, and N. V. Antonenko, Phys. Rev. C 104, 034618 (2021).
  57. I. S. Rogov, G. G. Adamian, and N. V. Antonenko, Phys. Rev. C 105, 034619 (2022).
  58. I. S. Rogov, G. G. Adamian, and N. V. Antonenko, Phys. Rev. C 110, 014606 (2024).
  59. H. Fink, J. Maruhn, W. Scheid, and W. Greiner, Z. Phys. 268, 321 (1974).
  60. D. Poenaru and R. Gherghescu, Phys. Rev. C 97, 044621 (2018).
  61. D. Poenaru, I.-H. Plonski, and W. Greiner, Phys. Rev. C 74, 014312 (2006).
  62. D. Poenaru, M. Ivascu, A. Sandulescu, and W. Greiner, Phys. Rev. C 32, 572 (1985).
  63. S. Malik and R. Gupta, Phys. Rev. C 39, 1992 (1989).
  64. W. Seif, Phys. Rev. C 74, 034302 (2006).
  65. M. Wang, W. J. Huang, F. G. Kondev, G. Audi, and S. Naimi, Chin. Phys. C 45, 030003 (2021).
  66. J. Dong, W. Zuo, and W. Scheid, Phys. Rev. Lett. 107, 012501 (2011).
  67. Y. T. Oganesyan, Y. P. Tret’yakov, A. S. Il’inov, A. G. Demin, A. A. Pleve, S. P. Tret’yakova, V. M. Plotko, M. P. Ivanov, N. A. Danilov, Y. S. Korotkin, et al., Tech. Rep., Joint Institute for Nuclear Research (1974).
  68. Y. T. Oganessian, A. S. Iljinov, A. G. Demin, and S. P. Tretyakova, Nucl. Phys. A 239, 353 (1975).
  69. A. Türler, H. W. Gäggeler, D. T. Jost, P. Armbruster, W. Brüchle, H. Folger, F. P. Heßberger, S. Hofmann, G. Münzenberg, V. Ninov, et al., Z. Phys. A 331, 363 (1988).
  70. F. P. Heßberger, S. Hofmann, V. Ninov, P. Armbruster, H. Folger, G. Münzenberg, H. J. Schött, A. G. Popeko, A. V. Yeremin, A. N. Andreyev, et al., Z. Phys. A 359, 415 (1997).
  71. D. C. Hoffman and M. R. Lane, Radiochimica Acta 70/71, 135 (1995).
  72. A. I. Svirikhin, A. V. Yeremin, N. I. Zamyatin, I. N. Izosimov, A. V. Isaev, A. A. Kuznetsova, O. N. Malyshev, R. S. Mukhin, A. G. Popeko, Y. A. Popov, et al., Phys. Part. Nucl. Lett. 18, 445 (2021).
  73. Y. A. Lazarev, Y. V. Lobanov, Y. T. Oganessian, V. K. Utyonkov, F. S. Abdullin, A. N. Polyakov, J. Rigol, I. V. Shirokovsky, Y. S. Tsyganov, S. Iliev, et al., Phys. Rev. C 62, 064307 (2000).
  74. M. Murakami, S. Goto, H. Murayama, T. Kojima, H. Kudo, D. Kaji, K. Morimoto, H. Haba, Y. Kudou, T. Sumita, et al., Phys. Rev. C 88, 024618 (2013).
  75. S. Antalic, F. Heßberger, S. Hofmann, D. Ackermann, S. Heinz, B. Kindler, I. Kojouharov, P. Kuusiniemi, M. Leino, B. Lommel, et al., Eur. Phys. J. A 38, 219 (2008).
  76. S. Antalic, F. Heßberger, D. Ackermann, S. Heinz, S. Hofmann, B. Kindler, J. Khuyagbaatar, B. Lommel, and R. Mann, Eur. Phys. J. A 51, 1 (2015).
  77. S. L. Nelson, K. E. Gregorich, I. Dragojevi´c, M. A. Garcia, J. M. Gates, R. Sudowe, and H. Nitsche, Phys. Rev. Lett. 100, 022501 (2008).
  78. F. P. Hessberger, J. Phys. G: Nucl.Part. Phys. 25, 877 (1999).
  79. Y. T. Oganessian, V. K. Utyonkov, F. S. Abdullin, S. N. Dmitriev, R. Graeger, R. A. Henderson, M. G. Itkis, Y. V. Lobanov, A. N. Mezentsev, K. J. Moody, et al., Phys. Rev. C 87, 034605 (2013).
  80. A. J. Hughes and D. E. Grawoig, Statistics, a foundation for analysis (Addison-Wesley Pub. Co., 1971).
  81. J. Khuyagbaatar, F. P. Heßberger, S. Hofmann, D. Ackermann, V. S. Comas, S. Heinz, J. A. Heredia, B. Kindler, I. Kojouharov, B. Lommel, et al., Eur. Phys. J. A 46, 59 (2010).
  82. E. K. Hulet, R. W. Lougheed, J. F. Wild, R. J. Dougan, K. J. Moody, R. L. Hahn, C. M. Henderson, R. J. Dupzyk, and G. R. Bethune, Phys. Rev. C 34, 1394 (1986).
  83. J. M. Gates, C. E. Düllmann, M. Schädel, A. Yakushev, A. Türler, K. Eberhardt, J. V. Kratz, D. Ackermann, L.-L. Andersson, M. Block, et al., Phys. Rev. C 83, 054618 (2011).
  84. Y. T. Oganessian, V. K. Utyonkov, Y. V. Lobanov, F. S. Abdullin, A. N. Polyakov, I. V. Shirokovsky, Y. S. Tsyganov, G. G. Gulbekian, S. L. Bogomolov, B. N. Gikal, et al., Phys. Rev. Lett. 83, 3154 (1999).
  85. P. Möller, J. R. Nix, and W. J. Swiatecki, Nucl. Phys. A 492, 349 (1989).
  86. P. Jachimowicz, M. Kowal, and J. Skalski, Phys. Rev. C 95, 014303 (2017).
  87. Z. Wang and Z. Ren, Phys. Rev. C 106, 024311 (2022).
  88. Z. Yuan, D. Bai, Z. Wang, Z. Ren, and D. Ni, Science China: Physics, Mechanics & Astronomy 66, 222012 (2023).
  89. J. Liu, Z. Wang, H. Zhang, and Z. Ren, Chin. Phys. C 48, 014105 (2024).
  90. N. Wang, M. Liu, X. Wu, and J. Meng, Phys. Lett. B 734, 215 (2014).
  91. N. Wang, Nuclear mass table with WS4 model (2014), https://www.researchgate.net/publication/307865750_Nuclear_mass_table_with_WS4_model
  92. P. Möller, A. J. Sierk, T. Ichikawa, and H. Sagawa, At. Data Nucl. Data Tables 109, 1 (2016).
  93. P. Jachimowicz, M. Kowal, and J. Skalski, At. Data Nucl. Data Tables 138, 101393 (2021).
  94. K. Zhang, M.-K. Cheoun, Y.-B. Choi, P. S. Chong, J. Dong, L. Geng, E. Ha, X. He, C. Heo, M. C. Ho, et al., Phys. Rev. C 102, 024314 (2020).
  95. K. Zhang, M.-K. Cheoun, Y.-B. Choi, P. S. Chong, J. Dong, Z. Dong, X. Du, L. Geng, E. Ha, X.-T. He, et al., At. Data Nucl. Data Tables 144, 101488 (2022).
  96. P. Guo, X. Cao, K. Chen, Z. Chen, M.-K. Cheoun, Y.-B. Choi, P. C. Lam, W. Deng, J. Dong, P. Du, et al., At. Data Nucl. Data Tables 158, 101661 (2024).
  97. The BSkG3 model, http://www.astro.ulb.ac.be/pmwiki/Brusslib/BSkG3
  98. G. Scamps, S. Goriely, E. Olsen, M. Bender, and W. Ryssens, Eur. Phys. J. A 57, 1 (2021).
  99. W. Ryssens, G. Scamps, S. Goriely, and M. Bender, Eur. Phys. J. A 58, 246 (2022).
  100. W. Ryssens, G. Scamps, S. Goriely, and M. Bender, Eur. Phys. J. A 59, 96 (2023).
  101. G. Grams, W. Ryssens, G. Scamps, S. Goriely, and N. Chamel, Eur. Phys. J. A 59, 270 (2023).
  102. J. Duflo and A. Zuker, Phys. Rev. C 52, R23 (1995).
  103. J. Mendoza-Temis, J. G. Hirsch, and A. P. Zuker, Nucl. Phys. A 843, 14 (2010).
  104. S. Liran, A. Marinov, and N. Zeldes, Hyperfine Interactions 132, 421 (2001).
  105. S. Liran, A. Marinov, and N. Zeldes, nucl-th/0102055.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».