Figura 1:Representación esquemática del método experimental utilizado para observar pares de protones y neutrones fuertemente correlacionados en núcleos de oxígeno-16. La figura superior muestra un patinador que se acerca con una velocidad equivalente (Patinador A, izquierda), agarrar suavemente al Patinador B (centro) de un par de patinadores girando, que es una analogía de la captación de un neutrón de un par protón-neutrón fuertemente correlacionado por un protón incidente, que se muestra en la figura inferior. El deuterón saliente fue analizado por el espectrómetro Grand Raiden de alta resolución en la Universidad de Osaka, mientras que el protón en retroceso fue detectado por una matriz opuesta al espectrómetro. Crédito:Universidad de Osaka
La importancia de la fuerza tensora se ha observado en las energías de enlace de las partículas de luz, pero hasta ahora su efecto sobre la estructura nuclear no se ha estudiado de una manera más directa. Experimentos previos en el campo han demostrado la capacidad de detectar las partículas necesarias, o la resolución requerida para probar este componente de fuerza nuclear. Sin embargo, ninguno ha mostrado tanto la resolución como la capacidad de vincular la gran transferencia de momento observada de los pares protón-neutrón (o par de nucleones) a la estructura nuclear.
Ahora, una colaboración de investigación internacional que incluye a la Universidad de Osaka ha informado de la primera evidencia sobre la relación entre pares protón-neutrón fuertemente correlacionados en un núcleo atómico inducida por las interacciones de los tensores y la estructura nuclear. Los investigadores utilizaron un experimento de dispersión de protones para capturar la fuerte interacción de pares protón-neutrón con una resolución de energía moderada de los estados finales. Midiendo la aparición simultánea de deuterones (partículas que constan de un protón y un neutrón) y protones que viajan en direcciones opuestas, han podido demostrar el predominio de determinadas estructuras nucleares. Sus hallazgos fueron publicados en Cartas de revisión física .
Figura 2:La figura superior muestra cómo la naturaleza de la fuerza electromagnética que actúa entre dos imanes de barra cambia según sus orientaciones. que es una analogía exacta para el caso de la fuerza tensorial que actúa entre un protón y un neutrón en un núcleo atómico, que se muestra en la figura inferior. Crédito:Universidad de Osaka
"El comportamiento que hemos detectado puede compararse con un par de patinadores que ejecutan un giro:uno de ellos representa un protón y el otro un neutrón, "explica el autor del estudio Hooi Jin Ong." Si un tercer patinador (otro protón) se acerca a la velocidad correcta y recoge el neutrón, viajan juntos en una dirección y el efecto de que se muevan hace que el protón original viaje en la dirección opuesta. Detectar y analizar tal evento conduce a información sobre la estructura nuclear ".
"Nuestros datos, adquirido en la línea de haz GRAF en la instalación de ciclotrón de Osaka, son los primeros en demostrar este comportamiento en una gran transferencia de impulso, ", dice el primer autor del estudio, Satoru Terashima. Esperamos que nuestros hallazgos sean útiles no solo para los físicos nucleares, sino también a investigadores que trabajan en una variedad de campos, particularmente astrofísica ".
Se espera que mejorando nuestra comprensión de cómo el emparejamiento de neutrones y protones afecta la estructura nuclear, a saber, los niveles de energía y el número mágico (el número de protones y neutrones que proporciona a los núcleos una estabilidad considerablemente mayor que otras combinaciones) conducirán a una mejor comprensión de las estructuras internas de las estrellas de neutrones y otros cuerpos celestes.