Группа ученых Лаборатории нейтронной физики ОИЯИ провела более тщательный анализ данных, полученных в ходе эксперимента 2016–2018 годов по измерению эффекта вращения оси деления, так называемого ROT-эффекта, в угловых распределениях мгновенных гамма-квантов в бинарном делении ²³⁵U монохроматическими, поляризованными нейтронами. Новый взгляд на данные позволил ученым в 2020 году найти коэффициент угловой анизотропии вылета гамма-квантов относительно оси деления. Результаты были опубликованы в 2023 году в научной статье в журнале Romanian Reports in Physics.

«Первоначально целью эксперимента было лишь наблюдение ROT-эффекта, а затем, когда вернулись к теме, возникла необходимость измерить его абсолютную величину, – рассказывает научный сотрудник сектора исследований нейтронно-ядерных взаимодействий ЛНФ ОИЯИ Данияр Бериков. – Данный эффект выражается в смещении анизотропного углового распределения γ-квантов, испускаемых возбужденными осколками деления, на некоторый малый угол δθ относительно оси деформации делящегося ядра при реверсе направления поляризации нейтронного пучка. Зная коэффициент угловой анизотропии γ-квантов относительно оси деления, можно определить угол, на который смещается траектория осколка, а, следовательно, и угловую скорость, и направление вращения делящегося ядра. В ходе последнего анализа нами как раз были получены результаты по угловому распределению γ-квантов относительно оси деления, представляющие научную ценность».

Простейшим интегральным параметром, характеризующим анизотропию вылета γ-квантов, является коэффициент анизотропии A, определяемый как A = W(0˚)/W(90˚) — 1. Цель настоящей работы состояла в том, чтобы определить значение анизотропии А при той же геометрической конфигурации детекторов и тех же экспериментальных условиях, которые использовались для исследования ROT-эффекта для мгновенных γ-квантов в бинарном делении, поскольку все возможные эффекты, связанные с геометрией экспериментальной установки, должны быть одинаковы в обоих случаях.

Экспериментальные измерения проводились на исследовательском источнике нейтронов Heinz Mayer-Leibniz (реактор FRM II) Мюнхенского технического университета в Гархинге (Германия). В эксперименте использовался пучок монохроматических нейтронов с энергией 60 мэВ, обеспечиваемый дифрактометром POLI. В качестве источника деления использовалась мишень ²³⁵U толщиной 1 мг/см², нанесенная на алюминиевую фольгу толщиной 30 мкм и установленная между парой детекторов осколков, представляющих собой 10-секционные многопроволочные пропорциональные счетчики низкого давления (LPMWPC), расположенные в герметичной камере деления из нержавеющей стали. Гамма-кванты измерялись в совпадении с осколками при помощи пластиковых сцинтилляторов, расположенных вне камеры деления, примерно в 30 см от центра мишени, образуя 16 различных комбинаций углов относительно секций детектора осколков.

Коэффициент угловой анизотропии находился путем аппроксимации измеренного углового распределения мгновенных γ-квантов, функцией N(θ) ~ 1+ A·cos²θ.

Угловое распределение мгновенных γ-квантов при бинарном делении ²³⁵U

В результате получен коэффициент угловой анизотропии вылета гамма-квантов относительно оси деления A = 0.1570 ± 0.0053, который хорошо согласуется с результатами других авторов, полученных для холодных и тепловых нейтронов.