Burbujas de protones dentro del núcleo de silicio-34

Por Francisco R. Villatoro, el 25 octubre, 2016. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticias • Physics • Science ✎ 1

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Los núcleos atómicos se pueden estudiar como un líquido cuántico con dos componentes, una asociada a los protones y otra a los neutrones. En 1973 se predijo que en los núcleos doblemente mágicos, con muchos más neutrones que protones, se podrían nuclear gotas de neutrones (o burbujas de protones). Se publica en Nature Physics la confirmación experimental para el silicio 34, cuyo núcleo está formado por 14 protones y 20 neutrones. En concreto, la órbita 2S1/2 se encuentra vacía para los protones (burbuja), mientras que está llena para los neutrones (gota). El fenómeno no se observa para el núcleo de azufre 36, cuya órbita 2S1/2 se encuentra llena para sus 16 protones y 20 neutrones.

Un núcleo con masa atómica A se comporta como una gota líquida con un volumen proporcional a A y un radio proporcional a A1/3, cuya densidad es constante e independiente del número de nucleones, ≈ 0,16 fm−3. La razón es que la fuerza nuclear fuerte entre nucleones es atractiva para distancias de ≈ 1,0 fm (femtómetro), muy repulsiva para distancias por debajo de 0,7 fm y prácticamente nula por encima de 2,0 fm. Como líquido se encuentra en un estado saturado, lo que permite la nucleación de gotas y/o burbujas.

El artículo es A. Mutschler, A. Lemasson, …, K. Wimmer, “A proton density bubble in the doubly magic 34Si nucleus,” Nature Physics (24 Oct 2016), doi: 10.1038/nphys3916.

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Por cierto, las figuras que os muestro para la densidad de neutrones (izquierda) y de protones (derecha) son resultado de simulaciones por ordenador usando la teoría relativista de Hartree–Fock–Bogoliubov a partir de las medidas espectroscópicas realizas. Penetrar en el interior de estos núcleos (34Si y 36S) para medir directamente la densidad de nucleones está más allá de las técnicas experimentales actuales.

Por tanto, la observación realizada requiere una interpretación teórica (depende del modelo). Se infiere la distribución de densidad de las dos componentes del líquido cuántico nuclear a partir de los espectros nucleares medidos. Aún así, estas simulaciones por ordenador se llevan realizando desde hace mucho tiempo y se considera la interpretación ofrecida por el nuevo trabajo es correcta. Aunque sea algo tan sorprendente como que los neutrones se acumulen en el centro del núcleo y los protontes a su alrededor.



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