La física atómica acaba de dar un vuelco: se ha descubierto que los "números mágicos" colapsan
Un isótopo de molibdeno se comporta de forma inesperada y muestra que las anomalías nucleares no son tan raras como se creía
Durante mucho tiempo, los científicos pensaban que los núcleos atómicos, el lugar donde se concentra casi toda la masa del átomo, seguían reglas bastante claras. Algunos números concretos de protones o neutrones, conocidos como números mágicos, hacían que el núcleo fuera especialmente estable y tuviera una forma regular. Sin embargo, se descubrió que, en algunos casos muy raros, esas reglas dejan de funcionar. En ciertas regiones, llamadas islas de inversión, los núcleos cambian de forma y se comportan de manera inesperada. Esto se había visto en núcleos muy poco comunes y casi nunca presentes en la naturaleza. Hasta ahora.
El colapso de los números mágicos
Un nuevo estudio, publicado en la revista científica Nature Communications, acaba de identificar una de esas islas de inversión en una región que, en teoría, debía ser de las más ordenadas posibles, es decir, una región en la que el número de protones y de neutrones es el mismo. El protagonista de la historia es el molibdeno-84, un tipo de átomo de este elemento químico que tiene un núcleo con 42 protones y 42 neutrones.
Y es protagonista porque ha mostrado un comportamiento estructural sorprendente y totalmente inesperado. El molibdeno-84, en lugar de comportarse como un núcleo estable y ordenado, se deformaba mucho y reorganizaba sus protones y neutrones de una forma que las teorías clásicas no preveían. Esto fue descubierto al estudiar dos isótopos muy similares: molibdeno-84 y molibdeno-86, que solo se diferencian en dos neutrones.
Ambos están en una región del mapa nuclear donde el número de protones y de neutrones es casi el mismo. Y esta es una región importante para entender cómo se organizan los núcleos, pero muy difícil de estudiar porque esos átomos casi no existen y solo pueden fabricarse durante un instante en laboratorio. Y es aquí cuando entramos de lleno en el estudio mencionado anteriormente.
El experimento consistió en crear haces de núcleos de molibdeno a gran velocidad y hacerlos chocar contra distintos blancos. En ese proceso, algunos núcleos quedaban excitados, tenían más energía, o se transformaban en otros isótopos, cambiando su composición interna. Al volver a su estado normal, emitían radiación gamma, que permitía reconstruir cómo es su estructura interna. Al medir esa radiación, los investigadores calcularon cuánto se deformaban estos núcleos.
Se comprobó que el molibdeno-86 se comporta de forma relativamente convencional. En cambio, el molibdeno-84 mostraba un movimiento colectivo en el que protones y neutrones saltan de manera coordinada entre niveles de energía, como si el núcleo reorganizara sus piezas internas. Este comportamiento hace que el núcleo pierda su forma regular y adopte una estructura muy distinta de la que se esperaba.
Los modelos muestran que, en el molibdeno-84 muchos protones y neutrones cambian de posición al mismo tiempo. Y esto es algo muy poco habitual, que no puede ser explicado con las teorías clásicas, sino que hay que tener en cuenta interacciones más complejas dentro del núcleo. Por tanto, podemos deducir que estos comportamientos extraños no solo aparecen en núcleos raros y extremos, sino también en núcleos que parecíamos conocer. Ahora, los científicos deberán revisar cómo funcionan las fuerzas que mantienen unido el núcleo y replantearse algunas de las ideas más fundamentales.