Um número mágico é um número de prótons ou nêutrons no núcleo de um átomo que resulta em uma estabilidade muito maior do que a dos núcleos com outros números de prótons ou nêutrons.

Os números mágicos de núcleos são parcialmente determinados pela força de acoplamento spin-órbita, que está relacionado aos spins dos prótons ou nêutrons em um núcleo. A força de acoplamento spin-órbita foi introduzida pelos ganhadores do Prêmio Nobel Maria Goeppert Mayer e J. Hans D. Jensen em 1949 para explicar as divisões de estados quânticos de prótons ou nêutrons. Sua origem real de força nuclear ainda não é totalmente compreendida.

Os pesquisadores identificaram que o número mágico de seis é particularmente importante porque deve permitir que a origem do acoplamento spin-órbita seja investigada exaustivamente. Contudo, a existência de uma espécie atômica com um número mágico de seis não havia sido confirmada.

Agora, uma equipe de pesquisa internacional liderada pela Universidade de Osaka mudou essa situação ao identificar uma espécie de carbono - um elemento essencial para a vida - que possui um número mágico de prótons seis. Eles conduziram experimentos que lhes permitiram medir os raios de prótons nos núcleos de diferentes isótopos de carbono (os isótopos têm o mesmo número de prótons, mas diferentes números de nêutrons em seus núcleos). Interessantemente, os diferentes isótopos de carbono exibiram raios de prótons muito semelhantes. Eles publicaram suas descobertas em Nature Communications .

"Combinando nossos resultados de medição de raios com raios de carga nuclear, taxas de transição quadrupolar elétrica, e os dados de massa atômica nos permitiram identificar um isótopo de carbono com um número mágico predominante de seis ", diz o primeiro autor do estudo, Dinh Trong Tran.

Para ajudar a entender os resultados experimentais, os pesquisadores realizaram cálculos computacionais. Os raios de prótons calculados concordam bem com os valores experimentais. A divisão spin-órbita dos isótopos de carbono também foi investigada por análise de dados experimentais e teóricos para a energia para adicionar ou remover um próton do núcleo de cada isótopo.

"Nossa análise demonstrou claramente que grandes divisões spin-órbita existem universalmente para núcleos atômicos, "o autor correspondente Hooi Jin Ong explica." Além disso, o número mágico de seis é tão proeminente quanto o de outros números mágicos identificados. "

A identificação do número mágico de seis fornece um caminho para investigar a origem das divisões spin-órbita nos núcleos atômicos. As descobertas da equipe aumentam o conhecimento fundamental da força spin-órbita, a origem do número mágico de núcleos, e estabilidade do núcleo, representando uma contribuição para um eventual entendimento abrangente da física nuclear.