Investigadores de la Universidad de Pekín en China han observado con éxito el esquivo 02 + estado de 8 Él, que revela una nueva estructura de cúmulo con dos pares de neutrones fuertemente correlacionados. Este hallazgo proporciona información sobre estructuras nucleares exóticas y sus posibles implicaciones para la comprensión de las estrellas de neutrones. Los hallazgos se publican en Physical Review Letters. .
El modelo nuclear convencional en física plantea una imagen de una sola partícula donde los nucleones, protones y neutrones se mueven de forma independiente dentro de un núcleo, formando una estructura de capa bien definida. Gobernados por un potencial medio creado por fuerzas nucleares, los nucleones llenan distintos niveles o capas de energía, lo que lleva a una mayor estabilidad asociada con los números mágicos.
Este modelo, basado en la mecánica cuántica, explica con éxito la estructura y la estabilidad nuclear, pero encuentra limitaciones cuando aborda núcleos exóticos, particularmente aquellos que son ricos en neutrones e inestables.
El primer autor del estudio, el profesor Zaihong Yang, explicó la motivación del equipo a Phys.org:"Como físico nuclear, uno de nuestros principales objetivos es comprender cuál es la estructura del núcleo y cómo surge de las complejas interacciones nucleares. entre los nucleones constituyentes."
De particular interés es la estructura de cúmulo similar a un condensado en el núcleo rico en neutrones 8 Él.
"Se ha predicho teóricamente un estado de cúmulo similar a un condensado formado por un cúmulo alfa más dos dineutrones en el núcleo rico en neutrones 8 Él, pero su observación experimental sigue siendo difícil de alcanzar debido a la dificultad tanto en la producción como en la identificación de este estado de cúmulo exótico", dijo el profesor Yang.
Estados de clúster y estados resonantes de 8 el
El estado del cúmulo mencionado se refiere a una configuración nuclear específica en el núcleo rico en neutrones 8 Él.
En este estado, dos pares de neutrones fuertemente correlacionados, conocidos como cúmulos de dinutrones, se combinan con un cúmulo alfa (cuatro núcleos de helio), formando lo que los investigadores describen como una "estructura de cúmulo similar a un condensado".
El término "tipo condensado" establece una analogía con los condensados de Bose-Einstein (BEC), un estado de la materia que se forma a temperaturas extremadamente bajas.
En los BEC, partículas como los átomos ocupan el mismo estado cuántico y exhiben un comportamiento colectivo. De manera similar, en el contexto del 8 En el estado de cúmulo, el término sugiere que los dos grupos de dinutrones y el grupo alfa contribuyen colectivamente a la estructura nuclear.
Los grupos de dinutrones se indican como 02 + , donde "0" indica la paridad de espín (en este caso, espín 0), el "2" es el estado de energía y el "+" es la paridad (positiva).
Para observar el estado teorizado, el equipo de investigación realizó un experimento de dispersión nuclear en el Centro RIKEN Nishina en Japón. Este esfuerzo experimental fue diseñado para sondear y escudriñar el estado teorizado del grupo dentro de 8 Él.
La atención se centró en las características distintivas, incluida la elusiva paridad de espín del estado del cúmulo, una fuerza de transición monopolo isoescalar inusualmente considerable y la emisión de un par de neutrones fuertemente correlacionados.
"Junto con los cálculos teóricos más modernos, nuestros resultados proporcionan una fuerte evidencia de que los cuatro neutrones de valencia en el 02 + estado excitado de 8 Puede formar dos pares de neutrones fuertemente correlacionados (cúmulos de dinutrones) y además formar una estructura de cúmulo exótica similar a un condensado", explicó el profesor Yanlin Ye, segundo autor del estudio.
Este logro no sólo valida las predicciones teóricas sino que también subraya el ingenio necesario en el diseño experimental para navegar las complejidades de la física nuclear.
Hablando de esto, el profesor Yang dijo:"Una implicación inmediata de nuestro hallazgo es que los núcleos inestables que se encuentran en el límite de estabilidad pueden exhibir estructuras exóticas que son distintas de las imágenes convencionales de una sola partícula o de un modelo de capa, lo que exige una mejora de la tecnología nuclear. teorías estructurales."
"Además, aunque el núcleo está formado esencialmente por nucleones fermiónicos (protones y neutrones), nuestros resultados muestran que la estructura de este 02 + Sin embargo, el estado es bosónico, un estado de cúmulo análogo a BEC, formado por dos grupos de dinutrones y un grupo alfa".
El 02 observado + estado de 8 Tiene implicaciones más allá de la física nuclear y cuántica. Tiene una profunda importancia para nuestra comprensión de los fenómenos astrofísicos, específicamente el proceso de enfriamiento de las estrellas de neutrones y las fallas en los púlsares.
El Dr. Yang aclaró el posible vínculo entre el 02 + estrellas de estado y de neutrones. La estructura de cúmulo observada en forma de condensado se alinea con el inicio sugerido de superfluidez de neutrones en el interior de las estrellas de neutrones. Este fenómeno es similar a la condensación de pares de electrones de Cooper en superconductores.
"Aunque no podemos visitar una estrella de neutrones real para adquirir su densa materia rica en neutrones, sus propiedades pueden inferirse a partir de experimentos con núcleos finitos en el laboratorio."
"El 02 + El estado, caracterizado por su configuración de cúmulo única, ofrece información valiosa sobre la formación de un estado de condensación de pares de neutrones. Es importante destacar que podría ser un estado precursor de un condensado macroscópico de pares de neutrones en sistemas ricos en neutrones, incluidas las estrellas de neutrones", explicó.
Esta conexión entre la física nuclear y la astrofísica no sólo mejora nuestra comprensión de las estructuras nucleares exóticas, sino que también contribuye a desentrañar los misterios de los fenómenos cósmicos, arrojando luz sobre la intrincada interacción entre el mundo microscópico de los núcleos y los reinos macroscópicos de las estrellas de neutrones y los púlsares. /P>
Al visualizar el camino a seguir, los investigadores prevén ampliar las mediciones a otros núcleos ricos en neutrones que se encuentran alrededor de la línea de goteo de neutrones (el límite de existencia en el mapa nuclear).
"Estamos particularmente interesados en cómo evoluciona la estructura de cúmulos tipo condensado con más cúmulos de dinetrones. Explorar sistemas hechos exclusivamente de neutrones, como tetraneutrones y hexaneutrones, añade intriga".
"La producción e identificación de estos estados es un desafío, pero la construcción de instalaciones de haces de iones radiactivos en todo el mundo y nuevos sistemas de detección ofrece buenas oportunidades", concluyó el profesor Ye.
Más información: Z. H. Yang et al, Observación de lo exótico 02 + Estado del clúster en 8 Él, Cartas de revisión física (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.242501
Información de la revista: Cartas de revisión física
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