Los científicos del Centro RIKEN Nishina para investigaciones basadas en aceleradores y colaboradores han utilizado el acelerador de iones pesados del centro, RI Beam Factory, para demostrar que el níquel 78, un isótopo de níquel "doblemente mágico" rico en neutrones con 28 protones y 50Los neutrones, aún mantienen una forma esférica que le permite ser relativamente estable a pesar del gran desequilibrio en la cantidad de protones y neutrones. También descubrieron una sorpresa, con las observaciones del experimento que sugieren que el níquel 78 puede ser el núcleo más ligero con 50 neutronestener una naturaleza mágica Los isótonos más ligeros, es decir, núcleos con el mismo número de neutrones pero diferente número de protones, a pesar de tener el número mágico de neutrones, inevitablemente se deformarían.
Es crucial comprender la validez de los números mágicos en núcleos extremadamente ricos en neutrones para comprender por qué nuestro universo tiene la mezcla de núcleos que vemos hoy en día. Los elementos más pesados que el hierro no se sintetizan en la quema normal de las estrellas, sino que se crean principalmentea través de dos procesos, conocidos como proceso s y proceso r, que involucran núcleos que capturan neutrones adicionales. El proceso r, un proceso en el cual los neutrones se absorben rápidamente, es particularmente importante ya que es responsable de la creación de ciertosNúcleos ricos en neutrones: durante el proceso, los núcleos acumulan neutrones hasta que alcanzan un estado en el que ya no pueden aceptarlos, conocidos como puntos de espera, y luego se someten a un proceso conocido como desintegración beta, donde pierden un neutrón pero obtienen unprotones, lo que les permite comenzar a aceptar nuevos neutrones.El proceso r, que representa aproximadamente la mitad de la producción de núcleos más pesados que el hierro, solo puede tener lugar en entornos extraordinarios ricos en neutrones, como la explosión de supernovasy fusiones de estrellas de neutrones como la que se observó en 2017.
Sin embargo, la ubicación precisa de estos "puntos de espera" no se entiende bien. Lo que complica el proceso es que los números "mágicos" de protones o neutrones, equivalentes a la idea de capas de electrones cerrados en química hacen que los núcleosmás resistente a capturar más neutrones. Un número mágico bien conocido es 50 neutrones, pero no está claro si este número se conserva para núcleos extremadamente ricos en neutrones. Para obtener una respuesta, el grupo decidió experimentar con el níquel 78, un doblemente mágicoisótopo que recientemente se ha vuelto accesible a la experimentación gracias a potentes aceleradores como la RI Beam Factory en Japón, que utilizaron. Para realizar el experimento, publicado en Naturaleza combinaron observaciones del detector MINOS operado por CEA en Francia y el detector DALI2 operado por RIKEN, ambos ubicados dentro del complejo RIBF. Generaron un haz de uranio 238 y lo usaron para bombardear un objetivo de berilio, forzando el uranioa la fisión en isótopos como el cobre 79 y el zinc 80, los cuales tienen 50 neutrones.
Estos dos haces fueron enviados para alcanzar un objetivo de hidrógeno, donde a veces produjeron níquel 78, el foco de la investigación.
Utilizando detectores de rayos gamma, el grupo pudo demostrar que el níquel 78 es, según lo predicho por los cálculos, relativamente estable, manteniendo una forma esférica en lugar de deformada. "Estamos contentos", dice Ryo Taniuchi de la Universidad de Tokio yRIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science, "para poder demostrar experimentalmente que el níquel 78 mantiene la forma esférica que los cálculos predijeron que tendría. Sin embargo, nos sorprendió descubrir que el núcleo también tiene una forma competitiva, que esno esférico, y que cualquier isotono más ligero que el que usamos estaría sujeto a esta deformación y no mantendría su naturaleza mágica ".
Según Pieter Doornenbal del Centro Nishina, "Este es un hallazgo importante, ya que nos da nuevas ideas sobre cómo los números mágicos aparecen y desaparecen en el paisaje nuclear y afectan el proceso de nucleosíntesis que condujo a la abundancia de isótopos que nosotrosver en el universo hoy. Tenemos la intención de hacer más experimentos con isotones aún más ligeros con 50 neutrones para demostrar experimentalmente este hallazgo ".
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Materiales proporcionados por RIKEN . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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