Em núcleos atômicos, prótons e nêutrons compartilham energia e momentum em locais apertados. Mas exatamente como eles compartilham a energia que os mantém presos dentro do núcleo - e até mesmo onde eles estão dentro do núcleo - permanece um enigma-chave para os físicos nucleares.

Um novo estudo realizado por pesquisadores do Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) e da Washington University em St. Louis abordou essas questões, aproveitando os dados de experimentos de espalhamento nuclear para fazer restrições rigorosas sobre como os núcleos (nêutrons e prótons) se organizam no núcleo. A pesquisa aparece em dois artigos correspondentes em Revisão Física C e Cartas de revisão física .

Sua análise mostra que, para vários núcleos fundamentais, uma pequena fração dos prótons e nêutrons possui a maior parte da energia geral que os mantém ligados aos núcleos, cerca de 50 por cento a mais do que o esperado de tratamentos teóricos padrão.

Avançar, o estudo faz novas previsões para a "pele de nêutrons" (uma região onde nêutrons extras se acumulam) de vários núcleos ricos em nêutrons. Por sua vez, essas previsões estão intimamente ligadas a como grandes estrelas de nêutrons crescem e quais elementos são provavelmente sintetizados em fusões de estrelas de nêutrons.

"Nossos resultados indicam quantitativamente como a assimetria, os efeitos de carga e camada contribuem para a geração de pele de nêutrons e conduzem uma parte desproporcional da energia de ligação total para os núcleos mais profundos, "disse Cole Pruitt, Pós-doutorado em LLNL e autor principal de ambos os artigos.

Compreender como a energia da assimetria nuclear muda com a densidade é uma entrada essencial para a equação de estado dos nêutrons, que determina a estrutura da estrela de nêutrons. Mas não é fácil medir diretamente as camadas de nêutrons. O Experimento Lead Radius 2010, ou PREX, forneceu a primeira medição de pele de nêutron independente de modelo para chumbo-208, mas a medição foi inundada por grande incerteza. Um experimento de acompanhamento mais preciso, PREX II, foi executado em 2019 e está programado para divulgar os resultados em breve.

"Um modelo abrangente não deve apenas reproduzir quantidades integradas (como o raio de carga ou energia de ligação total), mas também especificar como os núcleos compartilham momento e energia, tudo isso sendo realista sobre a incerteza do modelo de suas previsões, "Pruitt disse.