Adicionar uma partícula exótica conhecida como hiperon Xi a um núcleo de hélio com três núcleos pode produzir um núcleo que é temporariamente estável, cálculos feitos pelos físicos nucleares de RIKEN previram. Este resultado ajudará os experimentalistas na busca pelo núcleo e fornecerá insights sobre a física nuclear e a estrutura das estrelas de nêutrons.

Os núcleos atômicos normais consistem em prótons e nêutrons, que são conhecidos coletivamente como núcleons. Cada próton e nêutron, por sua vez, é composto de três quarks. Quarks vêm em seis tipos:para cima, baixa, estranho, charme, inferior e superior. Mas os prótons e nêutrons consistem apenas em quarks up e down.

Os físicos nucleares há muito se interessam pelos hipernúcleos - núcleos que contêm um ou mais hiperons nos quais pelo menos um dos três quarks é um quark estranho. Embora apenas um punhado de hipernúcleos tenham sido criados em instalações de física nuclear, eles fornecem uma nova janela valiosa para os mistérios dos núcleos.

"Os núcleos padrão são definidos por quantos prótons e nêutrons eles contêm, e é isso. Eles são essencialmente bidimensionais, "diz Takumi Doi do RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science e do RIKEN Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences Program." Os hiperons nos oferecem uma dimensão extra por meio do número de quarks estranhos - isso nos permite obter uma visão mais profunda de um núcleo, como as interações que tornam um núcleo estável. "

A maioria dos estudos se concentrou em hiperons que contêm apenas um quark estranho. Mas hyperons com dois quarks estranhos, conhecido como hiperons Xi, também são possíveis. Até aqui, um hipernúcleo contendo um hiperon Xi e 14 núcleons foi feito.

Doi e colegas de trabalho suspeitaram da existência de hipernúcleos mais leves contendo hiperon Xi, e eles realizaram cálculos da interação entre um hiperon Xi e um núcleon no supercomputador K de RIKEN para descobrir. Seus resultados prevêem que um hipernúcleo composto de três núcleos normais e um hiperon Xi deve ser estável o suficiente para ser feito em experimentos. De acordo com seus cálculos, este é o hipernúcleo mais leve que contém um hyperon Xi.

Seus resultados foram uma surpresa porque diferiram muito daqueles obtidos por meio de uma aproximação. "Previmos que a interação é atrativa quando o hyperon Xi e um nucleon estão em um estado particular, enquanto uma abordagem aproximada estima que o potencial correspondente será repulsivo, "diz Doi." Portanto, esses resultados são muito diferentes. "

Os resultados não só darão aos experimentalistas um alvo para almejar, eles também servirão de base para estudos sobre estrelas de nêutrons. Estrelas de nêutrons são remanescentes extremamente densos de grandes estrelas que entraram em colapso sob sua própria gravidade e sofreram explosões de supernova. Seus interiores podem fornecer as condições sob as quais podem existir hipernúcleos contendo hiperons Xi.