Un experiment liderat per CSIC-UV "desafia" un dels principis de la física nuclear

   VALÈNCIA, 18 Jun. (EUROPA PRESS) -

   Un dels principis que descriuen el nucli de l'àtom, el cor de la matèria que forma tot el que veiem en l'univers, és la simetria d'isospín. El concepte suposa que neutrons i protons, les dues partícules que formen el nucli, es comporten de forma quasi idèntica malgrat tindre característiques distintes. Ara, una col·laboració científica internacional liderada per l'Institut de Física Corpuscular (IFIC), centre mixt del Consell Superior d'Investigacions Científiques (CSIC) i la Universitat de València (UV), ha realitzat una sorprenent troballa que qüestiona el principi.

   Han observat que dos nuclis 'espill', nuclis amb el mateix nombre de protons i neutrons però intercanviats, poden tindre estats fonamentals distints, alguna cosa que atempta contra la simetria d'isospín. Els resultats es publiquen a la principal revista de la Física, 'Physical Review Letters'.

   Des que en el segle XX s'identificaren el protó i el neutró com els blocs fonamentals del nucli atòmic, la física nuclear ha evolucionat gràcies al desenvolupament de models cada vegada més precisos. Una idea introduïda per Werner Heisenberg i refinada per Eugene Wigner, molt útil tant en física nuclear com en física de partícules, és considerar protons i neutrons com dos estats d'una mateixa partícula, el nucleó.

   La suposició porta a la simetria d'isospín, que prediu que els nuclis espill haurien de compartir propietats quàntiques idèntiques, especialment en els seus estats de menor energia o estat fonamental, el mode 'natural' d'un nucli si no està excitat o pertorbat per una interacció externa.

   No obstant això, l'estudi liderat per l'IFIC revela que això no sempre és així. En concret, ha observat que el nucli de l'isòtop Criptó-71 (71Kr) té un estat fonamental diferent del del seu nucli espill, el Brom-71 (71Br), malgrat diferenciar-se només en un nucleó. "Aquest és el primer cas documentat en el qual es trenca la simetria d'isospín en nuclis espill tan pròxims, on només s'intercanvia un nucleó" explica Alejandro Algora, investigador del CSIC a l'IFIC i autor principal de l'estudi.

ALTRES RUPTURES EN NUCLIS MÉS EXÒTICS

   La troballa es basa en una subtil reorganització dels nivells d'energia dins del nucli atòmic, que l'equip d'investigació ha pogut explicar mitjançant càlculs teòrics usant el model de capes. En física nuclear, el model de capes és una manera d'entendre com s'organitzen i comporten els protons i neutrons dins del nucli de l'àtom. Igual que els electrons s'ordenen en capes al voltant del nucli, els protons i neutrons també s'agrupen en nivells o 'capes' dins del nucli, com els pisos en un edifici.

   El projecte que ha donat lloc a la sorprenent troballa, concebut inicialment per un grup d'investigació d'Espanya i Itàlia, ha sigut desenvolupat en el marc d'una àmplia col·laboració internacional en la instal·lació de feixos radioactius RIBF de RIKEN (Japó), una de les més avançades del món per a l'estudi de nuclis exòtics, nuclis radioactius amb una vida extremadament curta.

   El descobriment obri noves possibilitats d'investigació. "És possible considerar este tipus de ruptures en altres nuclis encara més exòtics", afirma Algora. De fet, el tema s'ha discutit recentment en un workshop internacional organitzat pel propi IFIC, on es van debatre possibles futurs experiments en la instal·lació de feixos radioactius de RIKEN. Així, "aquesta troballa reforça el paper de l'IFIC en l'avantguarda de la física nuclear internacional", conclou l'investigador del CSIC.