El núcleo atómico ofrece una oportunidad única para estudiar la competencia entre tres de las cuatro fuerzas fundamentales que se sabe que existen en la naturaleza. la fuerte interacción nuclear, la interacción electromagnética y la interacción nuclear débil. Solo la fuerza gravitacional mucho más débil es irrelevante para la descripción de las propiedades nucleares. Aunque en general la desintegración de un estado nuclear excitado sigue la jerarquía de estas fuerzas, a veces hay excepciones.

En un experimento reciente realizado en la fábrica de haces de isótopos radiactivos en RIKEN, una colaboración internacional con científicos de once países, liderado por científicos del Instituto de Estructura de la Materia, CSIC (España) y el Centro RIKEN Nishina (Japón), hizo una observación muy sorprendente:rayos gamma de alta energía, que están mediados por la fuerza electromagnética, se emiten en la desintegración de cierto núcleo excitado, estaño 133, en competencia con la emisión de neutrones, el modo de desintegración mediado por la fuerza nuclear fuerte. Esto es a pesar del hecho de que se esperaba que la emisión de neutrones fuera órdenes de magnitud más rápida ya que la fuerza es mucho más fuerte.

El descubrimiento, publicado en Cartas de revisión física , se hizo utilizando el núcleo rico en neutrones 133Sn, que consiste en un solo neutrón acoplado al núcleo doblemente mágico 132Sn, un núcleo que es muy estable debido a su condición de doble magia. Los núcleos se produjeron eliminando un neutrón de un núcleo ligeramente más pesado, 134Sn, a energías relativistas. La radiación gamma emitida en el decaimiento de sus estados excitados se detectó utilizando el espectrómetro de rayos gamma DALI2.

Según Pieter Doornenbal del Nishina Center, "Esto fue bastante sorprendente, ya que esperaríamos que la emisión de neutrones fuera mucho más rápida. Creemos que la capacidad de la desintegración electromagnética para competir con éxito con la emisión de neutrones se debe a los efectos de la estructura nuclear". uno de los ingredientes de la regla de oro de Fermi que describe la probabilidad de que ocurra cierto proceso de descomposición ".

Los resultados de RIBF sugieren que los efectos de estructura, que comúnmente se pasan por alto en la evaluación de las probabilidades de emisión de neutrones en los cálculos de las propiedades globales de desintegración beta para simulaciones astrofísicas, son mucho más importantes de lo que generalmente se supone, en particular en la región "sureste" de 132Sn, donde los núcleos son muy ricos en neutrones.

Según Doornenbal, "Uno de los significados de este hallazgo es que podría ayudarnos a comprender mejor la síntesis nuclear de los elementos de nuestro Universo; en otras palabras, cómo nuestro Universo llegó a tener los núcleos que tiene. Se cree que casi la mitad de los elementos pesados ​​más allá del hierro se fabrican mediante lo que se conoce como el proceso r, que tiene lugar en supernovas. La emisión de neutrones generalmente se emite a partir de cálculos sobre la desintegración de núcleos ricos en neutrones, porque no se considera que juegue un papel importante. Pero nuestro trabajo muestra que esto debe reconsiderarse, y que nuestra comprensión de cómo se producen los núcleos mediante el proceso r puede necesitar ser revisada ".