Cientistas do Instituto de Física Moderna (IMP) da Academia Chinesa de Ciências (CAS), juntamente com seus colaboradores, descobriram recentemente uma estrutura de tipo molecular no estado fundamental dos núcleos atômicos. O estudo foi publicado em Physical Review Letters .



O núcleo atômico, um sistema quântico de muitos corpos composto de prótons e nêutrons, é incrivelmente pequeno (apenas cerca de um décimo milésimo do tamanho de um átomo), mas abriga mais de 99,9% da massa total de um átomo. As interações entre os núcleons criam várias estruturas nucleares intrigantes, variando de núcleos esféricos a deformados e até mesmo halos de nêutrons com densidade superficial esparsa. O surgimento de estruturas de aglomerados dentro dessas formações é um fenômeno cativante.

Estruturas de cluster raramente são vistas no estado fundamental dos núcleos atômicos. As discussões sobre estruturas de cluster do estado fundamental remontam a 1938, quando físicos teóricos, por meio da análise de energias de ligação em núcleos conjugados α, sugeriram a possível existência de estruturas de cluster semelhantes a moléculas α nos estados fundamentais de núcleos como o berílio -8, carbono-12 e oxigênio-16. No entanto, devido à popularidade da descrição de partícula única do modelo clássico de casca, esta hipótese teórica permaneceu sem verificação.

Usando um novo método experimental envolvendo a reação de nocaute da cinemática inversa, cientistas do IMP e seus colaboradores validaram a presença de uma estrutura do tipo molecular no estado fundamental do berílio-10, um núcleo rico em nêutrons.

O experimento foi conduzido na Fábrica de Feixes de Isótopos Radioativos (RIBF) no Centro RIKEN Nishina, no Japão. No experimento, um feixe secundário de berílio-10, viajando a metade da velocidade da luz, bombardeou um alvo de hidrogênio sólido de 2 milímetros de espessura. Os aglomerados α ligados aos núcleos de berílio-10 foram eliminados por prótons - quase sem transferência de momento para o núcleo residual - preservando assim informações sobre a estrutura do aglomerado no estado fundamental do berílio-10.

Os resultados experimentais demonstraram uma concordância notável entre as seções transversais experimentais das reações knockout e as previsões teóricas sob modelos microscópicos. Esta verificação apoia a hipótese de longa data sobre a estrutura do estado molecular do estado fundamental do berílio-10, sugerindo a formação de um núcleo em forma de haltere α – α com dois nêutrons de valência girando perpendicularmente ao eixo do núcleo.

“Estruturas semelhantes podem ser encontradas na escala atômica, mas são excepcionalmente raras no estado fundamental dos núcleos atômicos”, disse o Dr. Li Pengjie do IMP, primeiro autor do artigo.

Este estudo fornece a primeira evidência experimental para a descrição teórica de estruturas de estado molecular no estado fundamental de núcleos atômicos e abre caminho para uma exploração mais aprofundada da evolução de estruturas de aglomerados α em estados fundamentais nucleares ricos em nêutrons.

Mais informações: PJ Li et al, Validação da estrutura molecular do estado fundamental Be10 usando medições de seção transversal de reação tripla diferencial Be10 (p, pα) He6, Cartas de revisão física (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.212501
Informações do diário: Cartas de revisão física

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