La mayor parte de la masa de la materia cotidiana que nos rodea reside en protones y neutrones dentro del núcleo atómico. Sin embargo, el tiempo de vida de un neutrón libre, uno que no está unido a un núcleo, es inestable y se descompone mediante un proceso llamado desintegración beta. Para los neutrones, la desintegración beta implica la emisión de un protón, un electrón y un antineutrino. La descomposición beta es un proceso común.

Sin embargo, los científicos tienen algunas incertidumbres significativas sobre la vida útil de los neutrones y sobre la descomposición del neutrón dentro de un núcleo que conduce a una emisión de protones. Esto se llama emisión de protones retardada beta. Solo hay unos pocos núcleos ricos en neutrones para los que se permite energéticamente la emisión de protones con retardo beta. El núcleo radiactivo berilio-11 ( ¹¹ Be), un isótopo que consta de 4 protones y 7 neutrones, con su último neutrón unido muy débilmente, se encuentra entre esos casos raros. Los científicos observaron recientemente una tasa de desintegración de protones retardada beta sorprendentemente alta para ¹¹ Ser. Su trabajo se publica en Physical Review Letters .

El descubrimiento de una exótica resonancia cercana al umbral que favorece la desintegración de protones es clave para explicar la desintegración de protones con retardo beta de ¹¹ Ser. El descubrimiento es también una manifestación notable y no del todo comprendida de la física cuántica de muchos cuerpos. La física de muchos cuerpos involucra partículas subatómicas que interactúan. Si bien los científicos pueden conocer la física que se aplica a cada partícula, el sistema completo puede ser demasiado complejo para comprenderlo.

La observación de una resonancia cercana al umbral en ¹¹ B es clave para explicar el gran valor de la desintegración del protón con retardo beta de ¹¹ Ser. Los resultados apuntan a un proceso de dos pasos y lejos de explicaciones más exóticas, como un canal de descomposición de materia oscura. Comprender este estado ayuda a los científicos a reducir las teorías de los sistemas nucleares inestables. También plantea preguntas sobre la naturaleza de este proceso de descomposición, incluida la física más allá del modelo estándar.

Desde ¹¹ Be es un núcleo rico en neutrones radiactivos, los físicos nucleares no esperaban que se desintegrara a través de la radiactividad de los protones. El gran valor observado para el decaimiento del protón retardado beta en ¹¹ Se incitarán especulaciones sobre la naturaleza de la descomposición incluyendo procesos exóticos fuera del modelo estándar. Una explicación alternativa necesitaba la existencia de una resonancia muy estrecha no observada en ¹¹ B.

Físicos del Laboratorio del Acelerador John D. Fox de la Universidad Estatal de Florida, utilizando un ¹⁰ radiactivo Ser viga en una medida del ¹⁰ Be(d,n), observó una estrecha resonancia de descomposición de protones en ¹¹ B. Este resultado respalda la evidencia de que la desintegración del protón retrasada beta de ¹¹ Be es en realidad un proceso secuencial de dos pasos donde una resonancia cercana al umbral en ¹¹ B se puebla primero en una desintegración beta con una emisión de protones posterior. La posición de la resonancia y sus propiedades de decaimiento es un caso único que destaca la física cuántica compleja de muchos cuerpos de sistemas inestables. + Explora más

Investigadores observan un exótico proceso de desintegración radiactiva