Doblemente mágico e inestable.

Un equipo internacional de físicos ha encontrado pruebas sólidas de la existencia de un núcleo “doblemente mágico” con una configuración de neutrones no convencional. El núcleo del oxígeno-24 es también el primer núcleo doblemente mágico muy inestable por desintegración radiactiva. Este descubrimiento, aparte de arrojar luz sobre la estructura de los núcleos exóticos, puede ayudar a los físicos a comprender mejor los ambientes ricos en neutrones como las estrellas de neutrones y las supernovas.

Los físicos saben desde hace mucho tiempo que los protones y los neutrones ocupan en los núcleos orbitales definidos, de forma similar a los electrones en los átomos. Los núcleos mágicos son aquellos que poseen el número preciso de protones o neutrones requerido para completar un conjunto esférico de orbitales relacionados, lo que se llama una capa. Los núcleos con números mágicos de neutrones o protones se caracterizan por una mayor estabilidad y, por lo tanto, son más abundantes en la naturaleza. En los núcleos doblemente mágicos, tanto las capas de protones como la de neutrones están completas, haciendo que la ligazón sea aún mayor.

Los números mágicos de los núcleos estables, que tienen números similares de protones y neutrones y no sufren desintegración radioactiva, se sabe que son 2, 8, 20, 28, 50, 82 y 126. Sin embargo, no se sabe tanto acerca de los números mágicos en núcleos inestables en los que la proporción de neutrones a protones es significativamente mayor. “Una de las más cuestiones más importantes de la física nuclear actual es si estos números mágicos son  los mismos en  los núcleos exóticos inestables”, explicó Yuri Litvinov, uno de los autores del estudio, del acelerador GSI de Darmstadt (Alemania).

 

Para responder a la pregunta Litvinov y su colega Rituparna Kanungo de la St Mary’s University de Halifax (Canadá)  dirigieron a un equipo que examinó cómo los neutrones del  oxígeno-24 se producían en el acelerador GSI provocando colisiones de núcleos de calcio-48 con un blanco fijo. Esto producía unos tres núcleos de oxígeno-24 por segundo que se dirigían a un blanco de carbono estacionario. En el impacto los núcleos perdían un neutrón pasando a ser núcleos oxígeno-23, que eran detectados. Midiendo la distribución de momento de los núcleos de oxígeno-23, el equipo pudo deducir tanto donde se encontraba el neutrón perdido en el núcleo original de oxígeno-24 como la distribución de orbitales dentro del núcleo. Los resultados confirmaron que la distribución tenía una simetría esférica, una característica de los núcleos doblemente mágicos.

La investigación se publicó el pasado 13 de abril en  Physical Review Letters