Científicos del Instituto de Física Moderna (IMP) de la Academia de Ciencias de China (CAS), junto con sus colaboradores, han descubierto recientemente una estructura de tipo molecular en el estado fundamental de los núcleos atómicos. El estudio fue publicado en Physical Review Letters .
El núcleo atómico, un sistema cuántico de muchos cuerpos compuesto de protones y neutrones, es increíblemente pequeño (sólo una diezmilésima parte del tamaño de un átomo), pero alberga más del 99,9% de la masa total de un átomo. Las interacciones entre nucleones crean varias estructuras nucleares intrigantes, que van desde núcleos esféricos hasta núcleos deformados e incluso halos de neutrones con escasa densidad superficial. La aparición de estructuras de cúmulos dentro de estas formaciones es un fenómeno cautivador.
Las estructuras de cúmulos rara vez se ven en el estado fundamental de los núcleos atómicos. Las discusiones sobre las estructuras de los cúmulos en estado fundamental se remontan a 1938, cuando los físicos teóricos, mediante el análisis de las energías de enlace en los núcleos conjugados α, sugirieron la posible existencia de estructuras de cúmulos similares a moléculas α en los estados fundamentales de núcleos como el berilio. -8, carbono-12 y oxígeno-16. Sin embargo, debido a la popularidad de la descripción de una sola partícula del modelo clásico de capas, esta hipótesis teórica permaneció sin verificar.
Utilizando un novedoso método experimental que implica la reacción de inactivación cinemática inversa, los científicos del IMP y sus colaboradores han validado la presencia de una estructura de tipo molecular en el estado fundamental del berilio-10, un núcleo rico en neutrones.
El experimento se llevó a cabo en la Fábrica de Haces de Isótopos Radiactivos (RIBF) en el Centro RIKEN Nishina en Japón. En el experimento, un haz secundario de berilio-10, que viajaba a la mitad de la velocidad de la luz, bombardeó un objetivo de hidrógeno sólido de 2 milímetros de espesor. Los grupos α unidos dentro de los núcleos de berilio-10 fueron eliminados por los protones (casi sin transferencia de impulso al núcleo residual), preservando así la información sobre la estructura del grupo en el estado fundamental del berilio-10.
Los resultados experimentales demostraron una notable concordancia entre las secciones transversales experimentales de las reacciones de eliminación y las predicciones teóricas bajo modelos microscópicos. Esta verificación respalda la hipótesis de larga data sobre la estructura del estado molecular del estado fundamental del berilio-10, lo que sugiere la formación de un núcleo α-α con forma de mancuerna con dos neutrones de valencia que giran perpendicularmente al eje del núcleo.
"Se pueden encontrar estructuras similares a escala atómica, pero son excepcionalmente raras en el estado fundamental de los núcleos atómicos", afirmó el Dr. Li Pengjie del IMP, primer autor del artículo.
Este estudio proporciona la primera evidencia experimental para la descripción teórica de estructuras de estados moleculares en el estado fundamental de los núcleos atómicos y allana el camino para una mayor exploración de la evolución de las estructuras de cúmulos α en estados fundamentales nucleares ricos en neutrones.
Más información: P. J. Li et al, Validación de la estructura molecular del estado fundamental de Be10 mediante mediciones de sección transversal de reacción diferencial triple de Be10 (p, pα) He6, Cartas de revisión física (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.212501
Información de la revista: Cartas de revisión física
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
