Un hallazgo liderado por físicos nucleares de la Universidad de Massachusetts Lowell podría cambiar la forma en que los científicos entienden los átomos y ayudar a explicar los fenómenos extremos en el espacio exterior.

El avance de los investigadores reveló que una simetría que existe dentro del núcleo de los átomos no es tan fundamental como los científicos creen. El descubrimiento arroja luz sobre las fuerzas que actúan dentro del núcleo de los átomos, abriendo la puerta a una mayor comprensión del universo. Los hallazgos han sido publicados en Nature.

El descubrimiento se hizo cuando el equipo estaba trabajando para determinar cómo se crean los núcleos atómicos en los estallidos de rayos X, explosiones que ocurren en la superficie de las estrellas de neutrones, que son los restos de estrellas masivas al final de su vida.

«Estamos estudiando lo que sucede dentro de los núcleos de estos átomos para comprender mejor estos fenómenos cósmicos y, en última instancia, para responder una de las preguntas más importantes de la ciencia, cómo se crean los elementos químicos en el universo», dijo en un comunicado Andrew Rogers, profesor asistente de física, que dirige el equipo de investigación.

La investigación se realizó en el NSCL (National Superconducting Cyclotron Laboratory) en la Universidad Estatal de Michigan. En el laboratorio, los científicos crean núcleos atómicos exóticos para medir sus propiedades con el fin de comprender su papel como los componentes básicos de la materia, el cosmos y la vida misma.

Los átomos son algunas de las unidades más pequeñas de materia. Cada átomo incluye electrones que orbitan alrededor de un pequeño núcleo en lo profundo de su núcleo, que contiene casi toda su masa y energía. Los núcleos atómicos están compuestos por dos partículas casi idénticas: protones cargados y neutrones no cargados. El número de protones en un núcleo determina a qué elemento pertenece el átomo en la tabla periódica y, por lo tanto, su química. Los isótopos de un elemento tienen el mismo número de protones pero un número diferente de neutrones.

En el NSCL, los núcleos se aceleraron hasta cerca de la velocidad de la luz y se rompieron en fragmentos creando estroncio-73, un isótopo raro que no se encuentra naturalmente en la Tierra pero que puede existir por cortos períodos de tiempo durante estallidos violentos de rayos X termonucleares en el superficie de las estrellas de neutrones. Este isótopo de estroncio contiene 38 protones y 35 neutrones y solo vive por una fracción de segundo.

Trabajando durante todo el día durante ocho días, el equipo creó más de 400 núcleos de estroncio-73 y los comparó con las propiedades conocidas del bromo-73, un isótopo que contiene 35 protones y 38 neutrones. Con un número intercambiado de protones y neutrones, los núcleos de bromo-73 se consideran «socios espejo» de los núcleos de estroncio-73. La simetría espejo en los núcleos existe debido a las similitudes entre protones y neutrones y subyace a la comprensión de los científicos de la física nuclear.

Aproximadamente cada media hora, los investigadores crearon un núcleo de estroncio-73, lo transportaron a través del separador de isótopos del NSCL y luego lo detuvieron en el centro de un complejo conjunto de detectores donde podían observar su comportamiento. Al estudiar la desintegración radiactiva de estos núcleos, los científicos descubrieron que el estroncio-73 se comportó de manera completamente diferente al bromo-73. El descubrimiento plantea nuevas preguntas sobre las fuerzas nucleares, según Rogers.

«El estroncio-73 y el bromo-73 deberían tener una estructura idéntica, pero sorprendentemente no». Las simetrías de sondeo que existen en la naturaleza son una herramienta muy poderosa para los físicos. Cuando las simetrías se rompen, eso nos dice que algo anda mal en nuestro entendimiento, y tenemos que mirar más de cerca «, dijo Rogers.

Lo que vieron los científicos desafiará la teoría nuclear, según Daniel Hoff, investigador asociado de Lowell, autor principal del artículo .

«Comparar los núcleos de estroncio 73 y bromo 73 fue como verse en un espejo y no reconocerte a ti mismo. Una vez que nos convencimos de que lo que estábamos viendo era real, estábamos muy emocionados «, dijo.

Fuente: EP