Una colaboración internacional de investigación liderada por el Grupo de Física Nuclear de la Universidad de Surrey ha desafiado la creencia de larga data de que el núcleo atómico del plomo-208 (²⁰⁸Pb) es perfectamente esférico. Este hallazgo cuestiona supuestos fundamentales sobre la estructura nuclear y tiene implicaciones significativas para nuestra comprensión de cómo se forman los elementos más pesados en el universo.
El plomo-208 es excepcionalmente estable debido a que se considera un núcleo «doblemente mágico», siendo el más pesado que se conoce. Sin embargo, un nuevo estudio publicado en Physical Review Letters utilizó una sonda experimental de alta precisión para examinar su forma y descubrió que, en lugar de ser perfectamente esférico, el núcleo del plomo-208 es ligeramente alargado, asemejándose a un balón de rugby (esfenoide prolato).
Un descubrimiento sorprendente
El Dr. Jack Henderson, investigador principal del estudio en la Escuela de Matemáticas y Física de la Universidad de Surrey, mencionó: «Pudimos combinar cuatro mediciones separadas utilizando el equipo experimental más sensible para este tipo de estudio, lo que nos permitió hacer esta observación desafiante. Lo que vimos nos sorprendió, demostrando de manera concluyente que el plomo-208 no es esférico, como se podría asumir de manera ingenua. Los hallazgos desafían directamente los resultados de nuestros colegas en teoría nuclear, presentando una emocionante vía para futuras investigaciones.»
Utilizando el espectrómetro de rayos gamma GRETINA en el Laboratorio Nacional Argonne, en Illinois, EE.UU., los científicos bombardearon átomos de plomo con haces de partículas a alta velocidad, acelerados al 10% de la velocidad de la luz, lo que equivale a dar la vuelta a la Tierra en un segundo. Las interacciones generaron huellas gamma únicas de las propiedades de los estados cuánticos excitados en los núcleos de plomo-208, es decir, los núcleos se energizaron, lo que a su vez se utilizó para determinar su forma.
Físicos teóricos, incluidos aquellos del Grupo de Teoría Nuclear de Surrey, están reexaminando los modelos utilizados para describir los núcleos atómicos, ya que los experimentos sugieren que la estructura nuclear es mucho más compleja de lo que se pensaba anteriormente. El profesor Paul Stevenson, teórico principal del estudio, comentó: «Estos experimentos altamente sensibles han arrojado nueva luz sobre algo que creíamos comprender muy bien, presentándonos el nuevo desafío de entender las razones detrás de esto. Una posibilidad es que las vibraciones del núcleo de plomo-208, cuando se excita durante los experimentos, sean menos regulares de lo que se asumía anteriormente. Ahora estamos refinando nuestras teorías para determinar si estas ideas son correctas.»
El estudio, que reunió a un equipo de expertos de destacados centros de investigación en física nuclear en Europa y América del Norte, desafía principios fundamentales de la física nuclear y abre nuevas vías para la investigación en estabilidad nuclear, astrofísica y mecánica cuántica.
