Witold Nazarewicz, de la Universidad Estatal de Michigan, tiene una forma sencilla de describir el trabajo complejo que realiza en la Instalación para haces de isótopos raros, o FRIB.

"Estudio física nuclear teórica, "dijo Nazarewicz, John A. Hannah Profesor distinguido de física y científico jefe de FRIB. "Los teóricos nucleares quieren saber qué hace funcionar el núcleo".

Hay un núcleo en cada átomo. Átomos Sucesivamente, inventar materia:las cosas con las que interactuamos todos los días. Pero el núcleo todavía está envuelto en misterio. Uno de los objetivos de FRIB en la creación de isótopos raros, o diferentes formas de elementos, es comprender mejor lo que sucede dentro de los núcleos de los átomos.

En un nuevo documento para Cartas de revisión física , Simin Wang, un ex investigador asociado en FRIB, y Nazarewicz muestran cómo FRIB puede detectar firmas de eventos nucleares inusuales y usarlos como ventanas al núcleo.

"Habrá un programa en FRIB dedicado a tales mediciones, ", dijo Nazarewicz." Lo que queremos hacer es comprender la estructura del núcleo ".

Como puede atestiguar cualquier niño, una de las mejores formas de entender cómo funciona algo es desarmarlo. Al hacer isótopos raros, FRIB creará núcleos exóticos que se desmoronan o decaen de forma natural.

Mientras que algunos miembros del personal de FRIB terminan la construcción de la instalación física, que está programada para iniciar experimentos científicos en 2022, teóricos como Wang y Nazarewicz están desarrollando modelos informáticos que ayudarán a interpretar la nueva ciencia que produce, así como a hacer predicciones sobre el comportamiento nuclear.

Los propios núcleos se construyen a partir de partículas subatómicas conocidas como protones y neutrones. Hay ciertos núcleos que se descomponen creando pares de protones o neutrones dentro del núcleo y luego escupiéndolos.

Por ejemplo, este es el caso de un isótopo conocido como berilio-6, que es un átomo de berilio con cuatro protones y dos neutrones en su núcleo. Dentro de berilio-6, los protones pueden emparejarse y cuando el núcleo se desintegra liberando uno de esos pares, Los detectores de FRIB podrán detectar las partículas expulsadas.

Lo que han hecho Wang y Nazarewicz es construir un modelo de computadora que les permite esencialmente reconstruir cómo se veían esos protones dentro del núcleo basándose en lo que ven los detectores de FRIB.

"Estamos midiendo esas partículas como sondas, no porque estemos particularmente interesados ​​en los protones, ", Dijo Nazarewicz." Esos protones son mensajeros, llevando información sobre el núcleo del que fueron emitidos ".

El modelo también funciona de manera similar para núcleos raros que se desintegran emitiendo pares de neutrones.

Uno de los mayores desafíos del trabajo fue el desarrollo de un modelo informático que pudiera rastrear estas partículas en una enorme extensión de escalas de longitud.

Los núcleos se miden en femtómetros, meras cuadrillonésimas de metro. Pero los detectores de FRIB son, Mas o menos, un metro de distancia. Para tener perspectiva hay muchos más femtómetros entre sus dos pupilas que metros entre la Tierra y el sol.

Sin embargo, el modelo de los Spartans tenía que tener en cuenta los sucesos tanto en la escala del femtómetro como en las distancias mucho mayores que las partículas deben cubrir para llegar al detector.

"Debe poder caracterizar adecuadamente las partículas dentro del núcleo y seguirlas a medida que se desintegran desde el núcleo y viajan a los detectores, ", Dijo Nazarewicz." No es trivial hacer cálculos en esas escalas ".

Nazarewicz le da crédito a Wang por superar ese desafío y llevar el proyecto a una conclusión exitosa. Y, aunque Wang reconoce que fue difícil, espera que la gente no recuerde lo duro que fue el trabajo, pero qué emocionante es.

"La mayor parte de mi carrera investigadora se ha dedicado al desarrollo de herramientas teóricas que conectan la estructura nuclear y los observables experimentales, así que no puedo describir lo emocionado que estoy de que FRIB esté a punto de completarse, "Dijo Wang.

"Debido a que los observables calculados con nuestra nueva herramienta se pueden comparar directamente con las mediciones experimentales, podremos hacer muchas predicciones y descubrir muchos fenómenos nuevos, "Dijo Wang." Será una gran época ".