Un viaje más allá para encontrar la isla ‘mágica’ de la física nuclear

Científicos de la Universidad de Lund creen preciso revisar un manifiesto de la física nuclear de hace 50 años sobre la posible existencia de elementos superpesados más allá del uranio. En física nuclear se conoce como ‘isla de estabilidad’, según teorías de los años 60 del siglo XX.

El elemento más pesado que se encuentra en la naturaleza es el uranio, con un núcleo que contiene 92 protones y 146 neutrones. Los núcleos de los elementos más pesados ​​se vuelven cada vez más inestables debido al mayor número de protones cargados positivamente. Por lo tanto, se descomponen cada vez más rápido, generalmente en una fracción de segundo.

Sin embargo, una combinación «mágica» de protones y neutrones puede dar lugar a elementos cuya vida útil aumenta rápidamente. Hace mucho tiempo que se ha predicho ese número «mágico» de protones para el elemento flerovium, que tiene el número atómico 114 en la tabla periódica. A finales de la década de 1960, el físico de Lund Sven-Gösta Nilsson, entre otros, introdujo una teoría de que tal isla de estabilidad debería existir alrededor del elemento 114 aún por descubrir.

“Esto es algo así como un Santo Grial en física nuclear. Muchos sueñan con descubrir algo tan exótico como un elemento superpesado de larga duración, o incluso estable ”, dice Anton Såmark-Roth, estudiante de doctorado en física nuclear en la Universidad de Lund.

Ahora, inspirándose en las teorías de Nilsson, los investigadores han estudiado el elemento flerovium en detalle y han realizado descubrimientos revolucionarios. El experimento fue realizado por un equipo de investigación internacional dirigido por Dirk Rudolph, profesor de la Universidad de Lund.

En el marco del programa de investigación FAIR Phase-0 en la instalación de aceleración de partículas GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung en Darmstadt, Alemania, los núcleos atómicos de calcio-48 se aceleraron hasta 6×10 18 (6 000 000 000 000 000 000) al 10 por ciento de la velocidad de la luz. Bombardearon una fina película de plutonio-244 raro y, a través de la fusión nuclear atómica, se pudo crear a la vez un átomo de flerovium. En el experimento de 18 días de duración, el equipo de investigación registró la desintegración radiactiva de algunas decenas de núcleos de flerovium en un dispositivo de detección especialmente desarrollado en Lund.

Mediante el análisis exacto de los fragmentos de descomposición y los períodos dentro de los cuales fueron liberados, el equipo pudo identificar nuevas ramas de descomposición de flerovium. Se demostró que estos no podían conciliarse con las propiedades «mágicas» previamente predichas del elemento.

“Estamos muy contentos de que toda la tecnología que rodea a nuestra configuración experimental funcionara como debería cuando comenzó el experimento. Sobre todo, fue muy emocionante poder seguir la descomposición de varios núcleos de flerovium desde la sala de control en tiempo real ”, dice Daniel Cox, postdoctorado en física nuclear en la Universidad de Lund.

Los nuevos resultados, publicados en la revista de investigación Physical Review Letters, serán de gran utilidad para la ciencia. En lugar de buscar la isla de estabilidad alrededor del elemento 114, el mundo de la investigación puede centrarse en otros elementos aún por descubrir.

“Fue un experimento exigente pero, por supuesto, muy exitoso. Ahora lo sabemos, podemos pasar del elemento 114 y, en su lugar, mirar alrededor del elemento 120, que aún no se ha descubierto. Ahora el viaje a la isla de la estabilidad tomará un nuevo rumbo ”, concluye Anton Såmark-Roth.