Detectados três formatos diferentes do núcleo atômico

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/01/2025

Ilustração artística das três deformações diferentes no núcleo atômico do chumbo-190.
[Imagem: Janne Pakarinen/Adrian Montes Plaza]

Qual é o formato do núcleo de um átomo?

Ainda estamos discutindo qual é o formato de um fóton, a partícula fundamental da luz, mas sabemos que o formato do núcleo de um átomo pode apontar a existência de uma nova Nova Física.

Nessa busca por definir o perfil do núcleo atômico, Adrian Plaza e colegas das universidades de Jyvaskyla, na Finlândia, e Liverpool, no Reino Unido, conseguiram agora pela primeira vez fazer a observação direta de três deformações diferentes no núcleo atômico.

Essas deformações, associadas a três formas distintas - esférica, oblata (achatada nos polos, como a Terra) e prolata (forma oblonga, ou alongada como um ovo) - existem simultaneamente perto do estado fundamental de energia do átomo, neste caso do átomo de chumbo-190 (190Pb).

A Física nos diz hoje que o formato do núcleo de um átomo pode variar, com a coexistência de diferentes formatos, mas ninguém havia conseguido até agora comprovar experimentalmente a coexistência desses formatos no mesmo núcleo.

"O 190Pb é um dos núcleos mais intrigantes que estudamos," disse Plaza. "Ele não apenas mostra múltiplas formas coexistentes, mas nossas descobertas também sugerem que ele pode servir como um exemplo clássico de estados nucleares com funções de onda que misturam significativamente as contribuições de cada uma dessas formas."

Estes resultados desafiam os modelos atuais, apontando para a necessidade de construção de modelos teóricos com melhor poder explicativo.
[Imagem: Adrian Montes Plaza et al. - 10.1038/s42005-024-01928-8]

Formatos coexistentes

A equipe utilizou múltiplas técnicas para identificar raios γ (gama) emitidos no relaxamento dos estados nucleares, associando-os diretamente a configurações de formas específicas.

A primeira técnica mediu os raios γ e elétrons de conversão emitidos imediatamente após a síntese do átomo no acelerador de partículas. A segunda focou nos raios γ emitidos após a desexcitação de um estado metaestável, e a terceira técnica determinou o tempo de vida dos estados nucleares excitados por meio do efeito Doppler, fornecendo dados cruciais sobre a coexistência de diferentes configurações.

Essas medições confirmaram a natureza prolata de uma banda excitada, reatribuíram a banda mais baixa a uma forma oblata (desafiando estudos anteriores, que sugeriam uma configuração esférica) e identificaram um candidato para o primeiro estado excitado esférico já observado.

Estes resultados desafiam os modelos atuais, apontando para a necessidade de construção de modelos teóricos mais amplos. Os resultados com o 190Pb fornecem uma referência, oferecendo novas restrições que ajudarão a refinar nossa compreensão da interação nuclear.

Além disso, a coexistência de formatos do núcleo representa um desafio significativo para a teoria nuclear, sobretudo quando ela tenta descrever fenômenos quânticos mais complexos.

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