Nuevo Estudio Sugiere que los Núcleos Atómicos Cambian de Configuración en Diferentes Niveles de Energía

Por Amal Pushp, Físico Afiliado de Resonance Science Foundation 

El núcleo atómico es el componente central de los átomos que comprende protones y neutrones unidos por la interacción nuclear fuerte, una de las cuatro fuerzas fundamentales y la más poderosa de todas.

Al igual que la estructura atómica, existe una estructura nuclear y se han propuesto varios modelos para aproximar el comportamiento y las interacciones de los núcleos atómicos. Algunos de estos modelos son el modelo de la gota líquida, el modelo de la envoltura nuclear y el modelo colectivo propuesto por Aage Bohr y colaboradores en relación con la geometría no esférica de los núcleos. 

En referencia al modelo de capas propuesto por los físicos Goeppert Mayer y Jensen, que ganaron el premio Nobel en 1963 por su trabajo, dice que el núcleo atómico al igual que los átomos tiene niveles de energía que se caracterizan por el principio de exclusión de Pauli de la mecánica cuántica. Descubrieron que el quid principal del modelo de capa y el factor diferenciador es que hay números específicos de nucleones que aparentemente están más fuertemente ligados que el siguiente número más alto. Esto se ha denominado el número cuántico mágico y los números mágicos mejor reconocidos según el conocimiento actual son 2, 8, 20, 28, 50, 82 y 126. Desde un punto de vista técnico, los números mágicos se determinan empíricamente. Una vez que existe un potencial nuclear conocido, se puede calcular la ecuación de Schrödinger y determinar la dinámica de los nucleones y los niveles de energía nuclear asociados.

Diferencia de tiempo de vuelo entre el proyectil y el retroceso del objetivo en función del ángulo de dispersión medido con el detector CHICO2. Se observa una clara separación entre los iones 64Ni (abajo) y 208Pb (arriba). Crédito: Physical Review C (2022). 

En relación con los niveles de energía nuclear, ahora se ha publicado un trabajo reciente en la revista Physical Review C, en el que un equipo de investigadores descubrió que un núcleo atómico pesado llamado Ni-64, el isótopo más estable del níquel cambia su configuración física en un estado excitado de alta energía [1]. 

El montaje experimental utilizó un acelerador llamado Argonne Tandem Linac Accelerator System (ATLAS), para acelerar una muestra de núcleos de Ni-64 hacia un blanco de plomo. La fuerza de repulsión entre los protones presentes en el plomo y los protones presentes en el níquel produjo un campo electromagnético, sin embargo, los átomos de plomo fueron capaces de estimular los núcleos de Ni-64 a través del campo sin problemas. 

A través del análisis de datos, se encontró que el Ni-64 cambió su forma como resultado de su interacción con los átomos de plomo. Este cambio estaba de acuerdo con la cantidad de energía aplicada y la forma era achatada, como un pomo de puerta, o alargada como una pelota de rugby. Los hallazgos tienen aplicaciones potenciales en física nuclear y estelar, así como en el campo de la medicina.

 


 

Referencias 

[1] D. Little et al, Multistep Coulomb excitation of Ni64: Shape coexistence and nature of low-spin excitations, Physical Review C (2022). DOI: 10.1103/PhysRevC.106.044313 

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