Vea También
 |
| Un vial de oxígeno ultrapuro. (Imágenes de alta resolución de elementos químicos/CC BY 3.0) |
El núcleo de oxígeno-28 (28O) es de particular interés ya que, con los números mágicos Z = 8 (protones) y N = 20 (neutrones), se espera que en la imagen del modelo de cáscara estándar de la estructura nuclear sea uno de un número relativamente pequeño de los llamados núcleos "doblemente mágicos".
"El núcleo de oxígeno-28 ha despertado interés desde hace mucho tiempo, ya que, según el modelo estándar de la estructura nuclear, se espera que sea 'doblemente mágico'", explican Yosuke Kondo, físico del Instituto Tecnológico de Tokio, y sus colegas.
"De hecho, está muy bien establecido que para los núcleos estables y casi estables, los números de protones y neutrones 2, 8, 20, 28, 50, 82 y 126 corresponden a cáscaras esféricas cerradas".
"Tales núcleos representan una piedra angular en nuestra comprensión de la estructura del sistema nuclear de muchos cuerpos".
"En particular, como se requiere una energía sustancial para excitarlos debido a los grandes huecos de las cáscaras, pueden considerarse, al modelar núcleos en su región de masa, como un núcleo 'inerte' sin grados de libertad internos".
En su investigación, los físicos observaron dos de estos núcleos -oxígeno-28 y oxígeno-27- mediante su desintegración en oxígeno-24 con cuatro y tres neutrones, respectivamente.
Para ello, utilizaron la RI Beam Factory de RIKEN, capaz de producir intensos haces de núcleos inestables acoplados a un blanco activo de hidrógeno líquido espeso y a matrices de detección de neutrones múltiples.
Las reacciones de eliminación de nucleones inducidas por protones a partir de un haz de alta energía de flúor-29 generaron los isótopos oxígeno-27 y oxígeno-28 no ligados a neutrones.
Los investigadores observaron estos isótopos y estudiaron sus propiedades detectando directamente sus productos de desintegración.
Descubrieron que tanto el oxígeno-27 como el oxígeno-28 existen como resonancias estrechas de baja altitud y compararon sus energías de desintegración con los resultados de sofisticados modelos teóricos -un cálculo de modelo de cáscara a gran escala y un enfoque estadístico de nuevo desarrollo- basados en teorías de campo efectivo de la cromodinámica cuántica. La mayoría de los enfoques teóricos predijeron energías más altas para ambos isótopos.
"En concreto, los cálculos estadísticos de clúster acoplado sugirieron que las energías del oxígeno-27 y el oxígeno-28 pueden proporcionar valiosas limitaciones para las interacciones consideradas en tales enfoques ab initio", afirmó el Dr. Kondo.
"También investigamos la sección transversal para la producción de oxígeno-28 a partir del haz de flúor-29, encontrando que es consistente con que el oxígeno-28 no exhibe una estructura de cáscara cerrada N = 20".
"Este resultado sugiere que la 'isla de inversión', por la cual la brecha de energía entre los orbitales de neutrones se debilita o desaparece, se extiende más allá de los isótopos de flúor flúor-28 y flúor-29 hacia los isótopos de oxígeno."
"Los presentes hallazgos mejoran nuestra comprensión de la estructura nuclear al ofrecer nuevas perspectivas, especialmente para los núcleos extremadamente ricos en neutrones."
"Además, la investigación detallada de las correlaciones multineutrón y el estudio de otros sistemas exóticos son ahora posibles con la técnica de espectroscopia de desintegración multineutrón utilizada aquí".
"Esperemos que la investigación futura desvele muchos más misterios en torno a los núcleos".
Fuentes, créditos y referencias:
Créditos a Scinews
Yosuke Kondo, First observation of 28O, Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06352-6. www.nature.com/articles/s41586-023-06352-6
Katherine Bourzac, Rare oxygen isotope detected at last—and it defies expectations, Nature (2023). DOI: 10.1038/d41586-023-02713-3 , www.nature.com/articles/d41586-023-02713-3
Créditos a Scinews