Una colaboración internacional dirigida por científicos de la Universidad de Hong Kong, RIKEN Japón y CEA Francia han utilizado la Fábrica de vigas RI RIBF en el Centro RIKEN Nishina para la ciencia de base aceleradora para demostrar que 34 es un"número mágico" para neutrones, lo que significa que los núcleos atómicos con 34 neutrones son más estables de lo que normalmente se esperaría. Experimentos anteriores habían sugerido, pero no claramente demostrado, que este sería el caso.
Los experimentos, publicados en Cartas de revisión física , se realizaron con calcio 54, un núcleo inestable que tiene 20 protones y 34 neutrones. A través de los experimentos, los investigadores mostraron que exhibe un fuerte cierre de la cubierta, una situación con neutrones similar a la forma en que los átomos con capas cerradas de electrones, como el helio y el neón, son químicamente inactivos.
Si bien alguna vez se creía que los protones y los neutrones se agrupaban como una sopa dentro del núcleo, ahora se sabe que están organizados en capas. Con el llenado completo de una capa nuclear, a menudo denominado "número mágico","los núcleos exhiben atributos distintivos que se pueden sondear en el laboratorio. Por ejemplo, una gran energía para el primer estado excitado de un núcleo es indicativo de un número mágico".
Estudios recientes sobre núcleos ricos en neutrones han insinuado que se deben agregar nuevos números a los números canónicos conocidos de 2, 8, 20, 28, 50, 82 y 126.
Las pruebas iniciales de calcio 54, también realizadas en el RIBF en 2013, ya habían indicado que el número debería existir. Durante el nuevo experimento, el enfoque de la investigación se desplazó hacia la determinación de su fuerza real. En el experimento actual, el equipo alrededor de SidongChen midió directamente el número de neutrones que ocupan las conchas individuales en calcio 54 al eliminar minuciosamente los neutrones de uno en uno.
Para hacer esto, el grupo usó un haz que contiene el calcio que viaja a alrededor del 60% de la velocidad de la luz, seleccionado e identificado por el separador de isótopos BigRIPS, y colisionó el haz en un objetivo de hidrógeno líquido espeso, o protones, enfriadoa una temperatura tremendamente baja de 20 K. La estructura detallada de la concha del isótopo se dedujo de las secciones transversales de los neutrones noqueados cuando colisionaron con los protones, lo que permitió a los investigadores asociarlos con diferentes conchas.
Según Pieter Doornenbal del Centro Nishina, "Por primera vez, pudimos demostrar cuantitativamente que todas las capas de neutrones están completamente llenas en 54Ca, y que 34 neutrones es de hecho un buen número mágico". El hallazgo demuestra que34 es parte del conjunto de números mágicos, aunque su apariencia está restringida a una región muy limitada de la carta nuclear. Sidong Chen continúa "Los mayores esfuerzos en el futuro se centrarán en delinear esta región. Además, para sistemas más ricos en neutrones,como 60Ca, se predicen más números mágicos. Estos sistemas 'exóticos' están actualmente fuera del alcance del RIBF para estudios detallados, pero creemos que gracias a sus capacidades cada vez mayores, serán accesibles en el futuro previsible ".
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Materiales proporcionados por RIKEN . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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