Explora el paisaje nuclear extraterrestre y sus implicaciones cósmicas.

Un diagrama de la población y su disminución. 8es (02+) Estado del clúster. Fuente: Z. Universidad Yang/Pekín

Investigadores de la Universidad de Pekín en China han logrado observar el esquivo número 02+ Un estado de 8Reveló una nueva estructura de cúmulo que contiene dos pares de neutrones fuertemente unidos. Este descubrimiento proporciona información sobre estructuras nucleares extrañas y sus posibles implicaciones para la comprensión de las estrellas de neutrones. Los resultados se publican en Cartas de revisión física.


El modelo nuclear tradicional de la física supone una imagen de una sola partícula en la que nucleones, protones y neutrones se mueven independientemente dentro del núcleo, formando una estructura de capa bien definida. Gobernados por el potencial promedio generado por las fuerzas nucleares, los nucleones llenan diferentes niveles o capas de energía, lo que resulta en una mayor estabilidad asociada con los números mágicos.

Este modelo, basado en la mecánica cuántica, explica con éxito la estructura y la estabilidad nucleares, pero enfrenta limitaciones cuando se trata de núcleos exóticos, especialmente aquellos que son ricos en neutrones e inestables.

El primer autor del estudio, el profesor Zhihong Yang, explicó las motivaciones del equipo a Phys.org, diciendo: «Como físicos nucleares, uno de nuestros principales objetivos es comprender la estructura del núcleo y cómo surge de interacciones nucleares complejas entre los nucleones que lo constituyen. «.

De particular interés es la estructura de cúmulo similar a un condensado en el núcleo rico en neutrones. 8El.

«Se ha predicho teóricamente un estado de cúmulo similar a un condensado que consta de un grupo alfa más dos cúmulos de neutrones en el núcleo rico en neutrones». 8«Pero la observación experimental sigue siendo difícil de alcanzar debido a la dificultad de producir e identificar este extraño estado de cúmulo», dijo el profesor Yang.

Estados de clúster y estados de resonancia. 8El

El estado del cúmulo antes mencionado se refiere a una configuración nuclear específica en el núcleo rico en neutrones. 8El.

En este caso, dos pares de neutrones fuertemente unidos, conocidos como cúmulos de dinutrones, se combinan con un grupo alfa (cuatro núcleos de helio), formando lo que los investigadores describen como una «estructura de cúmulo similar a un condensado».

El término «similar a condensado» es similar a los condensados ​​de Bose-Einstein (BEC), un estado de la materia que se forma a temperaturas extremadamente bajas.

En los BEC, partículas como los átomos ocupan el mismo estado cuántico y exhiben un comportamiento colectivo. Asimismo, en el contexto 8En el caso de la masa, el término indica que los dos grupos de deneutrones y el grupo alfa contribuyen colectivamente a la estructura nuclear.

Los grupos dineutrón se indican como 02+donde «0» indica valencia de espín (en este caso, espín 0), «2» representa el estado de energía y «+» es paridad (positiva).

Para observar el estado teórico, el equipo de investigación llevó a cabo un experimento de dispersión nuclear en el Centro RIKEN Nishina en Japón. Este esfuerzo experimental está diseñado para examinar y escudriñar el estado del grupo teórico dentro de él. 8El.

La atención se centró en propiedades distintivas, incluida la esquiva paridad de espín del estado de masa, una fuerza de transición monopolar inusualmente isovolumétrica y una emisión de pares de neutrones fuertemente correlacionada.

“Junto con cálculos teóricos de última generación, nuestros resultados proporcionan pruebas sólidas de que los cuatro neutrones de valencia en cero2+ estado excitado 8El profesor Yanlin Ye, segundo autor del estudio, explicó que puede formar dos pares de neutrones fuertemente unidos (cúmulos de neutrones) y formar una extraña estructura de cúmulo similar a un condensado.

Este logro no sólo valida las predicciones teóricas, sino que también subraya el ingenio necesario en el diseño experimental para navegar las complejidades de la física nuclear.

Hablando de esto, el profesor Yang dijo: «Una implicación directa de nuestros hallazgos es que los núcleos inestables que se encuentran en el límite de estabilidad pueden exhibir estructuras extrañas que difieren de los modelos tradicionales de una sola partícula o de capa, lo que exige una energía nuclear mejorada». Teorías estructurales”.

“Además, si bien el núcleo está formado principalmente por nucleones fermiónicos (protones y neutrones), nuestros resultados muestran que la estructura de este cero2+ Sin embargo, el estado bosónico, un estado de cúmulo similar al BEC, está formado por dos grupos de neutrones y un grupo alfa.

Estrellas de neutrones y púlsares

Observado 02+ Un estado de 8Tiene implicaciones más allá de la física nuclear y cuántica. Tiene una profunda importancia para nuestra comprensión de los fenómenos astrofísicos, específicamente el proceso de enfriamiento de las estrellas de neutrones y las fallas en los púlsares.

El Dr. Yang explicó la posible relación entre 02+ Estado y estrellas de neutrones. La estructura de cúmulo de tipo condensado observada es consistente con la aparición propuesta de superfluidez de neutrones en el interior de las estrellas de neutrones. Este fenómeno es similar a la condensación de pares de electrones de Cooper en superconductores.

«Aunque no podemos visitar una estrella de neutrones real para obtener su materia densa y rica en neutrones, sus propiedades pueden inferirse a partir de experimentos con núcleos finitos en el laboratorio».

«El 02+ El estado, caracterizado por su configuración de cúmulo única, proporciona información valiosa sobre la formación del estado condensado de pares de neutrones. «Más importante aún, podría ser un estado precursor de condensados ​​macroscópicos de pares de neutrones en sistemas ricos en neutrones, incluidas las estrellas de neutrones».

Esta conexión entre la física nuclear y la astrofísica no sólo mejora nuestra comprensión de las estructuras nucleares exóticas, sino que también contribuye a desentrañar los secretos de los fenómenos cósmicos, arrojando luz sobre la compleja interacción entre el mundo microscópico de los núcleos y los mundos macroscópicos de las estrellas de neutrones y los púlsares.

Al visualizar el camino a seguir, los investigadores esperan ampliar las mediciones para incluir otros núcleos ricos en neutrones ubicados alrededor de la línea de goteo de neutrones (el límite de existencia en un diagrama nuclear).

«Estamos particularmente interesados ​​en cómo evoluciona la estructura de cúmulos de tipo condensado con más cúmulos de neutrones binarios. La exploración de sistemas compuestos exclusivamente de neutrones, como los tetraneutrones y los hexaneutrones, añade más curiosidad».

«Producir e identificar dichos estados es un desafío, pero la construcción de nuevas instalaciones de haces de iones radiactivos y sistemas de detección en todo el mundo ofrece buenas oportunidades», concluyó el profesor Ye.

más información:
ZH Yang et al., Observación impar 02+ Estado del bloque en 8El, Cartas de revisión física (2023). doi: 10.1103/PhysRevLett.131.242501

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La frase: Más allá de los límites: exploración de paisajes nucleares exóticos y sus implicaciones cósmicas (28 de diciembre de 2023) Obtenido el 28 de diciembre de 2023 de https://phys.org/news/2023-12-boundaries-exploring-exotic-nuclear-landscapes.html

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