Los núcleos atómicos son normalmente estructuras
compactas definidas por una fuerte frontera.
Hace unos veinticinco años, se descubrió en la Universidad de California,
en Berkeley, que hay excepciones a esta imagen:
Algunos núcleos atómicos exóticos contienen partículas fuera de núcleo central
y crean una nube que rodea dicho núcleo como un halo.
Un ejemplo de este tipo se produce con el halo del berilio-11,
un isótopo del metal berilio.
En este caso, el halo se compone de un solo neutrón.
Por primera vez, los científicos del Instituto de Química nuclear de la Johannes Gutenberg University Mainz,
en colaboración con colegas de otros institutos,
han logrado precisamente la medición de un halo de neutrones
por medio de un láser, y la evaluación de las dimensiones de la nube .
Mediante el estudio de halos de neutrones,
los científicos esperan obtener una mayor comprensión de las fuerzas que mantienen a los átomos juntos dentro del núcleo atómico, teniendo en cuenta
el hecho de que el grado de desplazamiento del halo de neutrones del núcleo atómico nuclear es incompatible con los conceptos clásicos de la física nuclear .
"Intuitivamente nos imaginamos que el núcleo atómico es como una esfera compacta que consta de protones cargados positivamente y neutrones sin carga",
"De hecho, hemos conocido desde la década de 1980, que los núcleos atómicos
de ciertos isótopos ricos en neutrones de elementos más ligeros -litio, berilio y helio-, contradicen completamente esta concepción.
"Estos isótopos consisten en un compacto núcleo central y una nube de material nuclear diluido, llamado 'heiligenschein" o "halo".
El halo está compuesto principalmente de neutrones,
que son muy poco ligado a la núcleo central",
normalmente con sólo una décima parte de la energía habitual de enlace
de un neutrón en el núcleo"
Además, estos núcleos sintetizados se descomponen en segundos,
en su mayoría, incluso en milisegundos.
Se ha logrado por primera vez la medición del radio
de carga nuclear del berilio-11.
Este núcleo consta de un núcleo denso de 4 protones y 6 neutrones
y un solo neutrón vinculado débilmente que forma el halo.
Para lograr esta ultra precisa medición con la espectroscopia láser,
los científicos utilizaron un método desarrollado hace 30 años
en la Universidad de Mainz,
pero ahora combinado por primera vez con las más modernas técnicas de láser
para la precisa frecuencia de medición, es decir, mediante el empleo
de un peine de frecuencias ópticas.
Esta combinación por sí sola no era suficiente, sin embargo.
Sólo mediante la ampliación de la utilización de un método adicional del sistema láser era posible conseguir un adecuado nivel de precisión.
La técnica se aplica a los isótopos de berilio en el Separador de Isótopos On Line (ISOLDE), facilitado por la Organización Europea de Investigación Nuclear
(CERN), en Ginebra.
La revista Physical Review Letters publicó este trabajo
en su última emisión de 13 de febrero.
Las mediciones revelaron que el promedio de distancia entre el halo de neutrones y el denso centro del núcleo es de 7 femtómetros.
De esta manera, el halo de neutrones está aproximadamente tres veces más
lejos del núcleo denso que el más ultraperiférico de los protones,
ya que el núcleo mismo tiene un radio de sólo 2,5 femtómetros.
"Esta es una impresionante demostración directa del
caráctera del halo de este isótopo.
Es interesante observar que el halo de neutrones está mucho
más lejos de los demás nucleones de lo que sería admisible,
según el rango efectivo de las fuerzas nucleares fuertes en el modelo clásico",
La interacción fuerte que mantiene los átomos juntos
sólo puede extenderse a una distancia de entre 2 y 3 femtómetros.
El enigma de cómo el halo de neutrones puede existir a una gran distancia del núcleo central sólo puede resolverse a través de los principios de la mecánica cuántica:
En este modelo, el neutrón debe estar caracterizado en términos
de la denominada función de onda.
Debido a la baja energía de enlace,
la función de onda sólo decae muy lentamente al aumentar
la distancia desde el centro.
Por lo tanto, es muy probable que el neutrón pueda expandirse
dentro de las distancias clásicamente prohibidas,
lo que induce al expansivo "heiligenschein».
fuente:Science Daily
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