Hasta cierto grado de aproximación, los núcleos atómicos son esféricos, aunque distorsionado en mayor o menor medida. Cuando el núcleo está excitado, su forma puede cambiar, pero solo por un momento extremadamente breve, después de lo cual vuelve a su estado original. Hasta ahora, sólo se ha observado una "segunda cara" relativamente permanente de los núcleos atómicos en los elementos más masivos. Recientemente, físicos de Polonia, Italia, Japón, Bélgica y Rumanía registraron por primera vez este fenómeno en un núcleo ligero.

Los núcleos atómicos pueden cambiar de forma dependiendo de la cantidad de energía que posean o de la velocidad a la que giran. Los cambios relacionados solo con la adición de energía (y sin tener en cuenta el espín) son relativamente estables solo en los núcleos de los elementos más masivos. Ahora, resulta que los núcleos de elementos mucho más ligeros como el níquel también pueden persistir un poco más en su nueva forma.

Los cálculos necesarios para la preparación del experimento resultaron ser tan complejos que se requirió una infraestructura informática de aproximadamente un millón de procesadores para realizarlos. El esfuerzo ha sido reportado en la revista. Cartas de revisión física .

Construido de protones y neutrones, Los núcleos atómicos generalmente se consideran estructuras esféricas, pero puede aplanarse o alargarse a lo largo de uno, dos, oa veces tres ejes. Y lo que es más, Los núcleos atómicos pueden cambiar su deformación dependiendo de la cantidad de energía que posean, incluso cuando no están girando.

"Cuando un núcleo atómico recibe la cantidad adecuada de energía, puede pasar a un estado con una deformación de forma diferente a la típica del estado básico. Sin embargo, esta nueva deformación, ilustrativamente hablando, es muy inestable. Al igual que una pelota vuelve a su forma original después de apretarla, por lo que el núcleo vuelve a su forma original, pero hace tanto, mucho más rápido, en mil millonésimas de mil millonésimas de segundo o incluso en menos tiempo. Entonces, en lugar de hablar de la segunda cara del núcleo atómico, Probablemente sea mejor hablar solo de una mueca, "explica el profesor Bogdan Fornal.

En las últimas decádas, Se ha acumulado evidencia que confirma que núcleos relativamente estables con una forma deformada pueden estar presentes en un pequeño número de elementos. Las mediciones han demostrado que los núcleos de algunos actínidos, elementos con números atómicos de 89 (actinio) a 103 (lawrencio), son capaces de mantener su 'segunda cara' incluso decenas de millones de veces más que otros núcleos. Los actínidos son bastante masivos, con protones y neutrones en total muy por encima de 200. Hasta ahora, entre los núcleos no giratorios de elementos más ligeros, nunca se ha observado un estado excitado con una forma deformada caracterizada por una alta estabilidad.

"Señalamos que dos modelos teóricos de excitación nuclear predicen la existencia de estados relativamente estables con formas deformadas en los núcleos de elementos ligeros. Más tarde, apareció un tercer modelo que también llevó a conclusiones similares. Nos llamó la atención el níquel-66, porque estuvo presente en las predicciones de los tres modelos, "recuerda el Prof. Fornal.

El nuevo método experimental propuesto por la profesora Silvia Leoni (UniMi), combinado con el modelo de caparazón Monte Carlo computacionalmente sofisticado desarrollado por los teóricos de la Universidad de Tokio, permitió el diseño de mediciones precisas. El experimento se llevó a cabo en el acelerador 9 MV FN Pelletron Tandem que opera en el Instituto Nacional Rumano de Física e Ingeniería Nuclear (IFIN-HH).

En el experimento de Bucarest, se disparó un objetivo de níquel-64 con núcleos de oxígeno-18. Relativo al oxígeno-16, que es el isótopo principal (99,76%) del oxígeno atmosférico, estos núcleos contienen dos neutrones adicionales. Durante las colisiones, tanto el exceso de neutrones se puede transferir a los núcleos de níquel, resultando en la creación de níquel-66, cuya forma básica es casi una esfera ideal. Con energías de colisión debidamente seleccionadas, una pequeña porción de los núcleos de Ni-66 así formados alcanza un cierto estado con una forma deformada que, como mostraron las medidas, demostró ser un poco más estable que todos los demás estados excitados asociados con una deformación significativa. En otras palabras, el núcleo estaba en un local, mínimo profundo de potencial.

"La extensión de la vida útil de la forma deformada del núcleo Ni-66 no es tan espectacular como la de los actínidos. Solo registramos un crecimiento de cinco veces. Sin embargo, la medida fue excepcional, porque fue la primera observación de este tipo en núcleos ligeros, "dice el profesor Fornal, quien destaca que los tiempos de retardo medidos de retorno al estado básico se corresponden en un grado aceptable con los valores proporcionados por el nuevo modelo teórico. Ninguno de los modelos anteriores de estructura nuclear permitía predicciones tan detalladas. Esto sugiere que el nuevo enfoque teórico debería ser útil para describir varios miles de núcleos que aún no se han descubierto.