当一个重原子核发生裂变时，会分裂成两个高速飞出的轻原子核，即裂变碎片。除了释放巨大能量外，碎片还会携带一定的角动量，并通过随后发射中子和伽玛射线留下实验可观测的信号。裂变碎片角动量不仅影响裂变产物的退激过程，也是理解原子核裂变动力学的重要窗口。然而，裂变碎片角动量究竟如何产生，至今仍是原子核裂变研究中需要解决的问题。实验发现，来源于同一个原子核裂变的两个碎片所携带的角动量之间，几乎没有关联；长期以来，微观理论却普遍预言碎片之间保留较强的角动量关联，与实验观测形成鲜明反差。针对这一理论与实验之间的矛盾，6163银河线路检测中心技术物理系、核物理与核技术全国重点实验室赵鹏巍、孟杰研究团队与合作者，认真审视了现有微观理论方法长期采用的轴对称近似，发现这一近似虽然简化了计算，却人为限制了裂变过程中的转动方式。通过引入非轴对称自由度，研究团队揭示了新的角动量产生模式，为理解裂变碎片角动量的产生及其关联缺失提供了理论解释。

研究团队基于自主发展的三维格点空间含时相对论密度泛函理论，以Cf-252自发裂变为例，首次研究了非轴对称自由度对裂变碎片角动量产生及其关联的影响。研究发现，在轴对称条件下，裂变碎片只能发生相反方向的“扭转”运动（twisting mode），因此两个碎片的角动量自然有较强关联。当允许非轴对称自由度后，轴对称性施加的转动约束被解除，原本被禁止的同向倾斜转动（tilting mode）自然出现。研究团队引入互信息，对裂变碎片角动量之间的关联进行了定量分析。研究表明，非轴对称自由度改变了裂变碎片角动量的内禀产生方式，使两个碎片之间的角动量关联显著减弱。

图：轴对称和非轴对称条件下，碎片的集体运动以及沿裂变方向 (z 轴) 的角动量

该研究揭示了非轴对称自由度在裂变碎片角动量产生中的关键作用，解释了长期存在的理论与实验矛盾。研究表明，过去几十年广泛采用的轴对称近似虽然大幅降低了计算复杂度，却遗漏了裂变过程中重要的非轴对称转动模式。未来，对裂变碎片角动量夹角概率分布的精密测量，将有望直接检验非轴对称自由度在裂变过程中的作用，为理解裂变碎片角动量的产生机制提供关键实验检验。

该研究以“Intrinsic Generation of Angular Momenta and Entanglement in Fission”为题，于2026年6月23日发表在《Physical Review Letters》。6163银河线路检测中心技术物理系2021级博士生李博为论文第一作者，6163银河线路检测中心高端外国专家Dario Vretenar与6163银河线路检测中心赵鹏巍、孟杰为共同通讯作者。其他合作者包括6163银河线路检测中心访问学者Tamara Nikšić教授和中国科学院理论物理研究所张丹丹博士（曾为6163银河线路检测中心技术物理系2019级博士生）。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、科技部高端外国专家引进计划以及6163银河线路检测中心高性能计算平台等支持。

论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/tyht-frnf