Agregar una partícula exótica conocida como hiperón Xi a un núcleo de helio con tres nucleones podría producir un núcleo que es temporalmente estable, los cálculos de los físicos nucleares de RIKEN han predicho. Este resultado ayudará a los experimentadores a buscar el núcleo y proporcionará información sobre la física nuclear y la estructura de las estrellas de neutrones.

Los núcleos atómicos normales consisten en protones y neutrones, que se conocen colectivamente como nucleones. Cada protón y neutrón, a su vez, está formado por tres quarks. Los quarks vienen en seis tipos:arriba, abajo, extraño, encanto, inferior y superior. Pero los protones y neutrones consisten solo en quarks up y down.

Los físicos nucleares han estado interesados ​​durante mucho tiempo en los hipernúcleos, núcleos que contienen uno o más hiperones en los que al menos uno de los tres quarks es un quark extraño. Si bien solo se han creado un puñado de hipernúcleos en instalaciones de física nuclear, proporcionan una nueva ventana valiosa a los misterios de los núcleos.

"Los núcleos estándar se definen por la cantidad de protones y neutrones que contienen, y eso es. Son esencialmente bidimensionales ", dice Takumi Doi en el Centro RIKEN Nishina de Ciencias Basadas en Aceleradores y el Programa Interdisciplinario de Ciencias Matemáticas y Teóricas RIKEN." Los hiperones nos ofrecen una dimensión adicional a través de la cantidad de quarks extraños; esto nos permite obtener una visión más profunda de un núcleo, como las interacciones que hacen que un núcleo sea estable ".

La mayoría de los estudios se han centrado en hiperones que contienen solo un quark extraño. Pero hiperones con dos quarks extraños, conocidos como hiperones Xi, también son posibles. Hasta aquí, Se ha hecho un hipernúcleo que contiene un hiperón Xi y 14 nucleones.

Doi y sus colaboradores sospecharon que pueden existir hipernúcleos más ligeros que contienen Xi hyperon, y realizaron cálculos de la interacción entre un hiperón Xi y un nucleón en la supercomputadora K de RIKEN para averiguarlo. Sus resultados predicen que un hipernúcleo formado por tres nucleones normales y un hiperón Xi debería ser lo suficientemente estable como para ser realizado en experimentos. Según sus cálculos, este es el hipernúcleo más ligero que contiene un hiperón Xi.

Sus resultados fueron una sorpresa porque diferían mucho de los obtenidos mediante una aproximación. "Predijimos que la interacción es atractiva cuando el hiperón Xi y un nucleón están en un estado particular, mientras que un enfoque aproximado estima que el potencial correspondiente será repulsivo, "dice Doi." Así que estos resultados son muy diferentes ".

Los resultados no solo darán a los experimentadores un objetivo al que apuntar, también informarán estudios sobre estrellas de neutrones. Las estrellas de neutrones son los remanentes extremadamente densos de estrellas grandes que se han derrumbado bajo su propia gravedad y han sufrido explosiones de supernovas. Sus interiores pueden proporcionar las condiciones bajo las cuales podrían existir hipernúcleos que contienen hiperones Xi.