Un equipo de investigadores de RIKEN, la Universidad de Tokio y de otras instituciones en Japón e Italia, ha aportado pruebas de un nuevo número mágico nuclear inestable en el isótopo radiactivo 54Ca calcio. En un estudio publicado este miércoles en la revista 'Nature', estos científicos muestran que 54Ca es el primer núcleo conocido con 34 neutrones (N), donde N=34 es un número mágico.
Los protones y los neutrones en el núcleo atómico exhiben estructuras de cascarón de una manera similar a los electrones en un átomo. Para los núcleos naturalmente estables, estas conchas nucleares se llenan por completo cuando el número de protones o de neutrones es igual a los números "mágicos" 2, 8, 20, 28, 50, 82 o 126.
Sin embargo, se ha demostrado recientemente que los números mágicos tradicionales, que una vez se pensó que eran robustos y comunes para todos los núcleos, pueden cambiar a núcleos inestables radiactivos, que tienen un gran desequilibrio de protones y neutrones.
En el estudio dirigido por David Steppenbeck, del Centro de Estudios Nucleares de la Universidad de Tokio, los científicos se centraron en 54Ca, que tiene 20 protones y 34 neutrones en su núcleo, y fueron capaces de estudiar este núcleo gracias a la fábrica de haz de isótopos radiactivos (RIBF) en RIKEN, que produce los rayos radiactivos más altos de intensidad disponibles en el mundo.
En su experimento, un rayo radiactivo compuesto de los núcleos escandio-55 y titanio-56 que viaja al alrededor el 60 por ciento de la velocidad de la luz fue seleccionado y se purificó por el separador BigRIPS, que forma parte de RIBF. El haz radiactivo se centra en un objetivo de reacción hecho de berilio, dentro del cual se produjo la fragmentación de los núcleos 55SC y 56TI, la creación de numerosos nuevos núcleos radiactivos, algunos en estados excitados.
Los investigadores midieron la energía de los rayos ? emitidos desde los estados excitados de los núcleos radiactivos utilizando una matriz de 186 detectores que rodean la reacción de destino. Los resultados del experimento indican que el primer estado excitado de 54Ca se encuentra a una energía relativamente alta, característico de una gran brecha en la cáscara nuclear, lo que indica que N = 34 en 54Ca es un nuevo número mágico, como predijo teóricamente un grupo de la Universidad de Tokio en 2001.
Al realizar una comparación más detallada de la teoría nuclear, los investigadores fueron capaces de demostrar que el número mágico N = 34 es igual de importante que otros espacios en la conchas nucleares. "Nuestra nueva medición proporciona datos clave para la comprensión de núcleos ricos en neutrones y ayudará a precisar el tratamiento de las fuerzas nucleares de los sistemas alejados de la estabilidad", explica David Steppenbeck .
"Enriquecer el conocimiento de las estructuras de núcleos muy inestables y las fuerzas nucleón-nucleón que impulsan la evolución del caparazón nuclear y la aparición o desaparición de los números mágicos nucleares en núcleos radiactivos juega un papel importante en la comprensión de procesos astrofísicos como la nucleosíntesis en las estrellas", concluye.
europapress
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