En núcleos atómicos, los protones y neutrones comparten energía e impulso en espacios reducidos. Pero exactamente cómo comparten la energía que los mantiene unidos dentro del núcleo, e incluso dónde están dentro del núcleo, sigue siendo un rompecabezas clave para los físicos nucleares.

Un nuevo estudio realizado por investigadores del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL) y la Universidad de Washington en St. Louis abordó estas preguntas aprovechando los datos de los experimentos de dispersión nuclear para establecer restricciones estrictas sobre cómo los nucleones (neutrones y protones) se organizan en el núcleo. La investigación aparece en dos artículos correspondientes en Revisión física C y Cartas de revisión física .

Su análisis muestra que para varios núcleos de piedra angular, una pequeña fracción de los protones y neutrones posee la mayor parte de la energía total que los mantiene unidos en los núcleos, aproximadamente un 50 por ciento más de lo esperado de los tratamientos teóricos estándar.

Más lejos, el estudio hace nuevas predicciones para la "piel de neutrones" (una región donde se acumulan los neutrones adicionales) de varios núcleos ricos en neutrones. Sucesivamente, estas predicciones están estrechamente relacionadas con cómo crecen las estrellas de neutrones grandes y qué elementos probablemente se sintetizan en las fusiones de estrellas de neutrones.

"Nuestros resultados indican cuantitativamente cómo la asimetría, Los efectos de carga y caparazón contribuyen a la generación de piel de neutrones e impulsan una parte desproporcionada de la energía de enlace total a los nucleones más profundos. "dijo Cole Pruitt, Postdoctorado de LLNL y autor principal de ambos artículos.

Comprender cómo cambia la energía de la asimetría nuclear con la densidad es una entrada esencial para la ecuación de estado de neutrones, que determina la estructura de la estrella de neutrones. Pero no es fácil medir directamente las pieles de neutrones. El experimento de radio de plomo de 2010, o PREX, proporcionó la primera medición de piel de neutrones independiente del modelo para plomo-208, pero la medición se vio inundada por una gran incertidumbre. Un experimento de seguimiento más preciso, PREX II, se ejecutó en 2019 y está programado para publicar los resultados pronto.

"Un modelo completo no solo debe reproducir cantidades integradas (como el radio de carga o la energía de enlace total), sino también especificar cómo los nucleones comparten el momento y la energía, todo ello siendo realista sobre la incertidumbre del modelo de sus predicciones, "Dijo Pruitt.