Um esquema da reação de nocaute do próton usado no experimento. Crédito:RIKEN
Cientistas do RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science e colaboradores demonstraram que eliminar um único próton de um núcleo de flúor - transformando-o em um isótopo de oxigênio rico em nêutrons - pode ter um efeito importante no estado do núcleo. Este trabalho pode ajudar a explicar um fenômeno conhecido como anomalia da linha de gotejadores de nêutrons de oxigênio.
A linha de gotejamento de nêutrons é um ponto onde a adição de um único nêutron a um núcleo fará com que ele goteje imediatamente um nêutron, e isso estabelece um limite para o quão rico em nêutrons um núcleo pode ser. Isso é importante para a compreensão de ambientes ricos em nêutrons, como supernovas e estrelas de nêutrons, uma vez que os núcleos da linha gotejadora freqüentemente sofrem decaimento beta, onde um próton é convertido em um nêutron, elevando-o na tabela periódica.
O que foi mal compreendido é por que a linha de gotejamento para oxigênio, com 8 prótons, tem 16 nêutrons, enquanto o do flúor, com apenas um próton extra, tem 22 nêutrons, um número muito maior. Para tentar entender por que, o grupo de pesquisa usou a RI Beam Factory, operado pela RIKEN e pela Universidade de Tóquio, para criar um núcleo exótico, flúor 25, que tem 9 prótons e 16 nêutrons. Os 16 nêutrons e 8 dos prótons formam uma camada completa, tornando-o um núcleo "duplamente mágico" que é especialmente estável, e um próton extra - conhecido como "próton de valência" - existe fora desse núcleo. O feixe foi então colidido com um alvo para eliminar o próton, deixando oxigênio 24, e o espectrômetro SHARAQ foi usado para analisar o núcleo resultante.
Um gráfico de nuclídeos mostrando a localização da anomalia da linha de gotejamento de oxigênio. Crédito:RIKEN
Os pesquisadores analisaram o que é conhecido como 'fator espectroscópico, 'que é usado para medir os efeitos das interações entre os núcleos em um núcleo em partículas individuais.
A sabedoria convencional seria que eliminar os prótons deixaria o núcleo - oxigênio 24 - no estado de energia mais baixo, chamado de estado fundamental. Contudo, o experimento descobriu que isso não era verdade, e que o oxigênio 24 no núcleo do isótopo de flúor existia principalmente em estados excitados bastante diferentes do próprio oxigênio 24.
O detector SHARAQ na RI Beam Factory. Crédito:RIKEN
De acordo com Tsz Leung Tang, o principal autor do estudo, publicado em Cartas de revisão física , "Este é um resultado bastante emocionante, e nos diz que a adição de um único próton de valência a um núcleo - um próton duplamente mágico neste caso - pode ter um efeito significativo no estado do núcleo. Os cálculos mostraram que as interações conhecidas, incluindo efeitos de força tensora, foram insuficientes para explicar esse resultado. Pretendemos realizar mais experimentos para determinar o mecanismo responsável pela extensão da linha de gotejadores no flúor. "
