De acuerdo con la teoría actual, el isótopo oxígeno-28, nunca antes visto, debería ser estable pero se desintegró en poco tiempo

Científicos japoneses y estadunidenses observaron por primera vez una nueva molécula de oxígeno hasta ahora desconocida. Se trata del oxígeno-28, un isótopo del elemento que tiene el mayor número de neutrones en el átomo detectado hasta ahora. Por su configuración, se esperaba que fuera estable, pero el resultado fue todo lo contrario.

Un isótopo es una versión alterna de un elemento químico que difiere en su masa atómica. La diferencia entre la molécula regular de un elemento y un isótopo del mismo se encuentra en el número de neutrones que contiene el núcleo del átomo. Los isótopos se crean a partir de procesos naturales que ocurren en el universo, como las reacciones nucleares dentro de las estrellas o el choque de partículas. Los investigadores parten de esto para estudiarlos y echar un vistazo a las circunstancias a las que estuvo expuesta la materia o datar su edad, por ejemplo.

Los científicos también dedican parte de sus investigaciones a crear isótopos raros que viven poco (son inestables) y que tienen desequilibrios extremos entre la cantidad de neutrones y protones dentro del átomo. Producir isótopos inusuales a través de aceleradores de partículas les permite a los físicos probar teorías sobre la estructura nuclear de los elementos, encontrar los límites en su composición y hallar nuevas formas para su uso. La consolidación del oxígeno-28 es uno de esos casos.

El oxígeno que respiramos solo cuenta con ocho neutrones y protones por igual dentro del núcleo atómico. Los expertos del Instituto de Tecnología de Tokio, en colaboración con la Fábrica de Haces de Isótopos Radioactivos Riken, lograron enriquecer un átomo de oxígeno con 20 neutrones más. El logro requirió un intrincando proceso de colisiones entre otros elementos e isótopos.

De acuerdo con el artículo publicado en Nature, el nuevo isótopo se consiguió al disparar calcio-48 contra un objeto de berilio. De este choque se desprendieron átomos más ligeros, entre los que destacó el fluoruro-29. Los científicos tomaron el isótopo de fluoruro para de lanzarlo contra hidrógeno líquido. Así eliminaron un protón del elemento y se consolidó el oxígeno-28. El logro fue inestable y a la brevedad de descompuso en oxígeno-24.

Los números mágicos dicen “estabilidad”, el oxígeno-28 muestra algo más

La inestabilidad de esta versión del oxígeno extrañó a los físicos encargados del proceso. Bajo la teoría nuclear actual, 28 neutrones es una cantidad predicha como estable y con menos tendencia a la descomposición. 28, 2, 8, 20, 50, 82 y 126 son “números mágicos”, un concepto acuñado por el físico nuclear Eugene Wigner en 1930 que describe la cantidad de nucleones necesarios para completar ciertos niveles de energía en los átomos. Cualquier isótopo que tenga esta cantidad de neutrones no debería disiparse debido a que están unidos a través de la fuerza nuclear fuerte, una de las cuatro fuerzas fundamentales del universo. Sin embargo, el oxígeno-28 sí lo hizo y muy rápido. Los teóricos todavía no saben con exactitud a qué se debió, pero tienen sus teorías.

“La principal conclusión desde el punto de vista experimental es que encontraron que este núcleo apenas estaba unido. Entonces, no está ligado a partículas. Más allá de la línea de goteo de neutrones, no puede retener los neutrones el tiempo suficiente para formar una configuración estable, pero está justo por encima de lo que llamamos el umbral para formar un núcleo unido”, aseguró Gaute Hagen, científico del Laboratorio Nacional Oak Ridge, responsable del modelado por computadora del experimento.

Según los investigadores, a medida en que se indaga el comportamiento de los nucleones (protones y neutrones) y se conocen los límites del mapa nuclear, el enfoque tradicional de modelo por capas parece no aplicar. Por ello, seguirán experimentando con isótopos raros que pongan en duda sus conocimientos.

Fuente: wired.com