La fission nucléaire est un processus dans lequel un noyau lourd se divise en deux. La plupart des noyaux d'actinides (plutonium, uranium, curium, etc) fission asymétrique avec un gros fragment et un petit. Empiriquement, le fragment lourd présente en moyenne un élément xénon (de numéro de charge Z=54) indépendamment du noyau de fission initial. Comprendre le mécanisme qui détermine le nombre de protons et de neutrons dans chacun des deux fragments est un casse-tête de longue date.

On s'attendait à ce que la déformation des fragments puisse jouer un rôle. En effet, les noyaux atomiques peuvent avoir des formes différentes selon leur structure interne. Certains d'entre eux sont sphériques, la plupart d'entre eux sont déformés comme un ballon de rugby et quelques-uns ont une déformation en forme de poire. La structure interne des noyaux varie en fonction du nombre de protons et de neutrons composant les noyaux.

Pour décrire dynamiquement le processus de fission, l'état de l'art de la théorie nucléaire a été utilisé par Guillaume Scamps (Université de Tsukuba) et Cédric Simenel (Université nationale australienne). Cette simulation de la fission nucléaire utilise la mécanique quantique pour prendre en compte le mouvement des nucléons dans les noyaux et utilise des simplifications adéquates pour résoudre le problème à N corps.

En utilisant ce modèle, dans le cas du 240Pu, il a été constaté que les fragments de fission sont de préférence formés avec une déformation en forme de poire (voir figure). Cette déformation en poire est due à la forte répulsion coulombienne des deux fragments. Cette déformation initiale favorise les noyaux piriformes dans leur état fondamental. C'est le cas du Xénon en raison de certains effets de structure interne associés à un nombre de protons Z=54.

Ce mécanisme est suffisamment puissant pour influencer fortement la partition des nucléons dans plusieurs systèmes de fission. Ce mécanisme a été trouvé dans les simulations de la fission du 230Th, 234U, 236U, 246Cm et 250Cf en accord avec les observations expérimentales.

Ces résultats pourraient expliquer à l'avenir, des observations récentes surprenantes de fission asymétrique de noyaux plus légers que le plomb, et améliorer les prédictions des propriétés de fission des noyaux exotiques qui ont un impact sur l'abondance des éléments produits dans les processus astrophysiques.