Un equipo de científicos internacionales ha revelado que el plomo-208 (208Pb), conocido como el núcleo «doblemente mágico» más pesado, presenta características de forma inesperadas que los modelos nucleares actuales no pueden predecir con precisión. Este hallazgo, publicado en la revista Physical Review Letters, podría tener implicaciones significativas en nuestra comprensión de la física nuclear y la formación de elementos pesados en el universo.
El término «doblemente mágico» se refiere a núcleos que tienen capas completas tanto de protones (82) como de neutrones (126), una configuración que teóricamente debería favorecer una forma perfectamente esférica. Sin embargo, la investigación se centra en la deformación y el comportamiento colectivo del plomo-208, especialmente en los momentos cuadrupolares espectroscópicos de dos estados excitados.
El momento cuadrupolar espectroscópico mide cuánto se desvía un núcleo de una esfera perfecta, cuantificando la distribución de carga dentro del núcleo. El Dr. Jack Henderson, primer autor del estudio y miembro de la Universidad de Surrey, explica que para investigar estas características se dispararon haces de germanio, telurio, neodimio y erbio contra una lámina de plomo. Este proceso permite excitar los núcleos de plomo, lo que depende de su forma, haciendo posible deducir su deformación.
Significado de los números mágicos
Los números mágicos en la física nuclear son aquellos que representan configuraciones estables de núcleos, similares a cómo los gases nobles constituyen configuraciones electrónicas estables. Los números mágicos son 2, 8, 20, 28, 50, 82 y 126. Para los núcleos mágicos, el número de neutrones o protones es igual a un número mágico, mientras que en los núcleos dobles mágicos, ambos son números mágicos, lo que resulta en un núcleo más estable.
A pesar de que el estudio de los núcleos dobles mágicos no es nuevo, los investigadores emplearon equipos experimentales de última generación que proporcionaron mediciones más concluyentes sobre la deformación. Utilizaron un método llamado excitación Coulombiana, que permite excitar núcleos atómicos mediante interacciones electromagnéticas, evitando involucrar la fuerza nuclear fuerte. Este método es extremadamente sensible para determinar la deformación ya que solo depende de la fuerza electromagnética.
El análisis de los datos mostró que ambos estados excitados estudiados exhiben grandes momentos cuadrupolares espectroscópicos negativos, lo que indica que el núcleo prefiere una forma alargada (prolata) en lugar de una forma achatada. Al comparar estas observaciones con predicciones de tres enfoques teóricos diferentes—el modelo de capas nucleares, la teoría funcional de densidad y los cálculos de Hartree-Fock—ninguno fue capaz de reproducir la magnitud y el signo de la deformación observada.
El Dr. Henderson sugirió que esta discrepancia podría deberse a que los modelos actuales no consideran adecuadamente algunas interacciones nucleares. Esto es especialmente relevante dado que el plomo-208 desempeña un papel crucial en la comprensión de cómo se forman los elementos pesados en eventos cósmicos, como las fusiones de estrellas de neutrones.
De cara al futuro, los investigadores planean abordar estos desafíos. Una de las direcciones posibles es estudiar núcleos vecinos, como isótopos más ligeros y más pesados de plomo, para comprender mejor los aspectos que faltan en la interpretación teórica. Otra vía podría ser mejorar la comprensión de cómo vibra la forma nuclear, buscando estados de firma clave que hasta ahora han eludido una identificación concluyente.
