Até certo grau de aproximação, núcleos atômicos são esféricos, embora distorcida em maior ou menor grau. Quando o núcleo está excitado, sua forma pode mudar, mas apenas por um momento extremamente breve, após o qual ele retorna ao seu estado original. Uma "segunda face" relativamente permanente de núcleos atômicos até agora só foi observada nos elementos mais massivos. Recentemente, físicos da Polônia, Itália, Japão, A Bélgica e a Romênia registraram pela primeira vez esse fenômeno em um núcleo leve.

Os núcleos atômicos podem mudar de forma dependendo da quantidade de energia que possuem ou da velocidade com que giram. Mudanças relacionadas apenas à adição de energia (e não responsáveis ​​pelo spin) são relativamente estáveis ​​apenas nos núcleos dos elementos mais massivos. Agora, Acontece que os núcleos de elementos muito mais leves, como o níquel, também podem persistir um pouco mais em sua nova forma.

Os cálculos necessários para a preparação do experimento mostraram-se tão complexos que uma infraestrutura computacional de cerca de um milhão de processadores foi necessária para realizá-los. O esforço foi relatado no jornal Cartas de revisão física .

Construído de prótons e nêutrons, núcleos atômicos são geralmente considerados estruturas esféricas, mas pode ser achatado ou alongado ao longo de um, dois, ou às vezes três eixos. O que mais, núcleos atômicos podem mudar sua deformação dependendo da quantidade de energia que possuem, mesmo quando não estão girando.

"Quando um núcleo atômico é fornecido com a quantidade certa de energia, ele pode fazer a transição para um estado com uma deformação de forma diferente da típica para o estado básico. Contudo, esta nova deformação, falando de forma ilustrativa, é muito instável. Assim como uma bola retorna à sua forma original depois de ser apertada, então o núcleo retorna à sua forma original, mas faz tanto, muito mais rápido - em bilionésimos de bilionésimo de segundo ou em um tempo ainda mais curto. Então, em vez de falar sobre a segunda face do núcleo atômico, provavelmente é melhor falar sobre apenas uma careta, "explica o Prof. Bogdan Fornal.

Nas últimas décadas, evidências foram acumuladas confirmando que núcleos relativamente estáveis ​​com uma forma deformada podem estar presentes em um pequeno número de elementos. As medições mostraram que os núcleos de alguns actinídeos - elementos com números atômicos de 89 (actínio) a 103 (lawrencium) - são capazes de manter sua "segunda face" até dezenas de milhões de vezes mais longa do que outros núcleos. Os actinídeos são bastante massivos, com prótons e nêutrons totalizando bem acima de 200. Até agora, entre os núcleos não giratórios de elementos mais leves, um estado excitado com uma forma deformada caracterizada por alta estabilidade nunca foi observada.

“Apontamos que dois modelos teóricos de excitação nuclear predizem a existência de estados relativamente estáveis ​​com formas deformadas nos núcleos dos elementos leves. apareceu um terceiro modelo que também levou a conclusões semelhantes. Nossa atenção foi atraída para o níquel-66, porque estava presente nas previsões de todos os três modelos, "lembra o Prof. Fornal.

O novo método experimental proposto pela Prof. Silvia Leoni (UniMi), combinado com o modelo de shell Monte Carlo sofisticado computacionalmente desenvolvido pelos teóricos da Universidade de Tóquio, permitiu o design apropriado, medições precisas. O experimento foi realizado no acelerador 9 MV FN Pelletron Tandem operando no Instituto Nacional Romeno de Física e Engenharia Nuclear (IFIN-HH).

No experimento em Bucareste, um alvo de níquel-64 foi disparado com núcleos de oxigênio-18. Em relação ao oxigênio-16, que é o isótopo principal (99,76%) do oxigênio atmosférico, esses núcleos contêm dois nêutrons adicionais. Durante as colisões, ambos os nêutrons em excesso podem ser transferidos para os núcleos de níquel, resultando na criação de níquel-66, cuja forma básica é quase uma esfera ideal. Com energias de colisão devidamente selecionadas, uma pequena porção dos núcleos de Ni-66 assim formados atinge um certo estado com uma forma deformada que, como as medições mostraram, provou ser ligeiramente mais estável do que todos os outros estados excitados associados à deformação significativa. Em outras palavras, o núcleo estava em um local, profundo mínimo de potencial.

"A extensão da vida útil da forma deformada do núcleo de Ni-66 não é tão espetacular quanto a dos actinídeos. Registramos apenas um crescimento de cinco vezes. No entanto, a medição foi excepcional, porque foi a primeira observação desse tipo em núcleos leves, "diz o Prof. Fornal, que destaca que os tempos de retardo medidos de retorno ao estado básico correspondem em uma extensão aceitável aos valores fornecidos pelo novo modelo teórico. Nenhum dos modelos anteriores de estrutura nuclear permitia tais previsões detalhadas. Isso sugere que a nova abordagem teórica deve ser útil na descrição de vários milhares de núcleos que ainda não foram descobertos.