En cierto grado de aproximación, los núcleos atómicos se ven como esferas que en la mayoría de los casos están distorsionadas en mayor o menor medida. Cuando el núcleo está excitado, su forma puede cambiar, pero solo por un momento extremadamente breve, después del cual vuelve asu estado original. Hasta ahora se ha observado una 'segunda cara' relativamente permanente de núcleos atómicos en los elementos más masivos. En un experimento espectacular, los físicos de Polonia, Italia, Japón, Bélgica y Rumania lograron por primera vez registrarseen un núcleo reconocido como luz.
Los núcleos atómicos pueden cambiar su forma según la cantidad de energía que poseen o la velocidad a la que giran. Los cambios relacionados solo con la adición de energía y por lo tanto sin tener en cuenta el giro son relativamente estables solo en los núcleos delos elementos más masivos. Ahora, resulta que los núcleos de elementos mucho más ligeros, como el níquel, también pueden persistir un poco más en su nueva forma. El descubrimiento fue realizado por un equipo de científicos de la Universidad italiana 'degli Studi diMilano UniMi, el Instituto de Física Nuclear de la Academia de Ciencias de Polonia IFJ PAN en Cracovia, el Instituto Nacional Rumano de Física e Ingeniería Nuclear IFIN-HH, la Universidad Japonesa de Tokio y la Universidad Belga de Bruselas.Los cálculos necesarios para la preparación del experimento resultaron ser tan complejos que se requirió una infraestructura informática de aproximadamente un millón de procesadores para realizarlos. El esfuerzo no se desperdició: la publicación que describelogro fue distinguido por los editores de la revista Cartas de revisión física .
Construidos de protones y neutrones, los núcleos atómicos generalmente se consideran estructuras esféricas. Sin embargo, en realidad, la mayoría de los núcleos atómicos son estructuras que se deforman en mayor o menor medida: aplanados o alargados a lo largo de uno, dos o, a veces, incluso todostres ejes. Además, al igual que una bola se aplana más o menos dependiendo de la fuerza ejercida sobre ella por una mano, los núcleos atómicos pueden cambiar su deformación dependiendo de la cantidad de energía que poseen, incluso cuando no están girando.
"Cuando un núcleo atómico recibe la cantidad correcta de energía, puede pasar a un estado con una deformación de forma diferente a la típica del estado básico. Esta nueva deformación, ilustrativamente hablando: su nueva cara, es,sin embargo, es muy inestable. Al igual que una bola vuelve a su forma original después de que la mano que la ha distorsionado se retira, el núcleo vuelve a su forma original, pero lo hace mucho, mucho más rápido, en milmillonésimas de milmillonésima de segundoo un tiempo aún más corto. Entonces, en lugar de hablar de la segunda cara del núcleo atómico, probablemente sea mejor hablar de una mueca ", explica el profesor Bogdan Fornal FIP PAN, cuyo equipo de investigación incluyó a la Dra. Natalia Cieplicka-Orynczak, Dr. Lukasz Iskra y Dr. Mateusz Krzysiek.
En las últimas décadas, se ha reunido evidencia que confirma que un estado relativamente estable con una forma deformada está presente en los núcleos de un pequeño número de elementos. Las mediciones han demostrado que los núcleos de algunos actínidos, elementos con números atómicos de89 actinio a 103 lawrencio - son capaces de mantener su 'segunda cara' incluso decenas de millones de veces más que otros núcleos.Los actínidos son elementos con un número total de protones y neutrones muy superiores a 200, por lo que son muy masivos.Hasta ahora, entre los núcleos no giratorios de elementos más ligeros, nunca se ha observado un estado excitado con una forma deformada, caracterizada por una mayor estabilidad.
"Junto con el profesor Michel Sferrazza, que ahora trabajaba en la Universidad de Bruselas, ya a principios de la década de 1990, señalamos que dos modelos teóricos de excitación nuclear predicen la existencia de estados relativamente estables con formas deformadas en los núcleos de luzelementos. En breve, apareció un tercer modelo que también condujo a conclusiones similares. Nos llamó la atención el níquel-66, porque estaba presente en las predicciones de los tres modelos ", recuerda el profesor Fornal.
La posibilidad de buscar experimentalmente estados relativamente estables con formas deformadas en el núcleo Ni-66, sin embargo, solo ha surgido recientemente. El nuevo método experimental, propuesto por la Prof. Silvia Leoni UniMi, combinado con el Monte computacionalmente extremadamente sofisticadoEl modelo de caparazón Carlo desarrollado por los teóricos de la Universidad de Tokio permitió el diseño de mediciones apropiadas y precisas. El experimento se llevó a cabo en el acelerador tándem Pelletron FN de 9 MV que opera en el Instituto Nacional de Ingeniería Física y Nuclear de Rumania IFIN-HH
En el experimento en Bucarest, se disparó un objetivo de níquel-64 con núcleos de oxígeno-18. En relación con el oxígeno-16, que es el isótopo principal 99.76% de oxígeno atmosférico, estos núcleos contienen dos neutrones adicionales.En las colisiones, tanto el exceso de neutrones se pueden transferir a los núcleos de níquel, lo que resulta en la creación de níquel-66, cuya forma básica es casi una esfera ideal. Con energías de colisión debidamente seleccionadas, una pequeña porción de los núcleos de Ni-66así formado alcanza un cierto estado con una forma deformada que, como lo mostraron las mediciones, resultó ser un poco más estable que todos los demás estados excitados asociados con una deformación significativa. En otras palabras, el núcleo estaba en un potencial local mínimo profundo.
"La extensión de la vida útil medida por nosotros de la forma deformada del núcleo de Ni-66 no es tan espectacular como la de los actínidos, donde alcanzó decenas de millones de veces. Registramos solo un crecimiento de cinco veces. Sin embargo,la medición fue excepcional, porque fue la primera observación de este tipo en núcleos ligeros ", concluye el profesor Fornal y subraya que los tiempos de retraso medidos de retorno al estado básico corresponden en una medida aceptable con los valores proporcionados por el nuevo modelo teórico, lo que mejora aún más el logro del logro. Ninguno de los modelos anteriores de estructura nuclear permitió predicciones tan detalladas. Esto sugiere que el nuevo enfoque teórico debería ser útil para describir varios miles de núcleos que aún no se han descubierto.
En el lado polaco, la investigación fue financiada por el Centro Nacional de Ciencias.
El Instituto Henryk Niewodniczanski de Física Nuclear IFJ PAN es actualmente el instituto de investigación más grande de la Academia de Ciencias de Polonia. La amplia gama de estudios y actividades de la IFJ PAN incluye investigación básica y aplicada, desde física de partículas y astrofísica, hastafísica de hadrones, física nuclear de alta, media y baja energía, física de materia condensada incluida la ingeniería de materiales, a diversas aplicaciones de métodos de física nuclear en investigación interdisciplinaria, que abarca física médica, dosimetría, radiación y biología ambiental, protección ambientaly otras disciplinas relacionadas. El rendimiento promedio anual del PAN de la FIP abarca más de 500 artículos científicos en el Journal Citation Reports publicado por Thomson Reuters. La parte del Instituto es el Cyclotron Center Bronowice CCB, que es una infraestructura única.en Europa Central, para servir como centro clínico y de investigación en el área de la física médica y nuclear.miembro del Consorcio de Investigación Marian Smoluchowski de Cracovia: "Materia-Energía-Futuro" que posee el estatus de un Centro Nacional de Investigación Líder KNOW en física para los años 2012-2017.El Instituto es de categoría A + nivel líder en Polonia en el campo de las ciencias y la ingeniería.
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Materiales proporcionado por Instituto Henryk Niewodniczanski de Física Nuclear de la Academia de Ciencias de Polonia . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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