Un equipo internacional ha logrado detectar por primera vez el isótipo 28O, una forma de oxígeno extremadamente inestable que contiene 20 neutrones. Este hallazgo revoluciona nuestra comprensión de la física nuclear, ya que el nuevo isótopo existe durante apenas 10^-21 segundos antes de desintegrarse, según revela un estudio publicado en Nature.
La investigación se realizó en el RIKEN Nishina Center de Japón, utilizando un acelerador de partículas y un innovador sistema de detección multineutrón. El descubrimiento contradice las predicciones teóricas previas, pues aunque se esperaba que el 28O fuera «doblemente mágico» con una estructura nuclear especialmente estable debido a sus números mágicos Z=8 y N=20, los datos experimentales revelan que no posee esta característica.
El hallazgo del 28O desafía los modelos nucleares establecidos
A diferencia del oxígeno común que respiramos, que procede principalmente de organismos microscópicos marinos, el 28O solo existe durante una fracción infinitesimal de segundo. Los investigadores lograron un hito sin precedentes al detectarlo observando su desintegración en 24O y cuatro neutrones, utilizando un sofisticado sistema experimental que incluye un blanco de hidrógeno líquido y tres grandes paredes de detectores de neutrones. Este avance técnico podría tener implicaciones para el desarrollo de nuevas tecnologías, como los sistemas robóticos generadores de oxígeno.
El equipo también detectó el isótopo 27O, que decae emitiendo tres neutrones. Las mediciones revelaron resultados sorprendentes: ambos isótopos mostraron energías de desintegración más bajas de lo predicho por los modelos teóricos actuales. El 28O exhibe una energía de desintegración de 0.46 MeV, mientras que el 27O muestra una energía de 1.09 MeV, valores significativamente menores que los calculados mediante diversos métodos teóricos.
Los análisis detallados cambiaron nuestra comprensión previa al revelar que el 28O no presenta la estructura de capas cerradas esperada para un núcleo doblemente mágico. Las mediciones de la sección eficaz para la eliminación de un protón del 29F, que produjo el 28O, indican que los neutrones ocupan orbitales que no corresponden al modelo de capas tradicional. Este resultado extiende la denominada «Isla de Inversión» – una región de núcleos donde la estructura nuclear convencional se altera – hasta los isótopos de oxígeno.
La comparación con cálculos teóricos sofisticados, incluyendo métodos ab initio y teorías de campo efectivo quiral, mostró discrepancias significativas. Las predicciones teóricas fallaron notablemente, ya que la mayoría de los modelos predicen energías más altas para ambos isótopos, sugiriendo que nuestro entendimiento de las interacciones nucleares en sistemas con gran asimetría protón-neutrón necesita revisión.
Los investigadores utilizaron análisis estadísticos avanzados y simulaciones Monte Carlo para interpretar los datos experimentales. La precisión alcanzada marcó un nuevo estándar en la detección de eventos multineutrón, que requirió el desarrollo de técnicas especiales para eliminar el «crosstalk» – señales falsas producidas por la dispersión de neutrones entre detectores. La eficiencia general de detección fue del 2% para eventos de tres neutrones y 0.4% para eventos de cuatro neutrones.
Los resultados de esta investigación revelan una imagen más compleja de la estructura nuclear en condiciones extremas. El comportamiento inesperado del 28O, junto con el desarrollo de nuevas técnicas de detección multineutrónica, marca un punto de inflexión en nuestra capacidad para estudiar la materia en sus formas más exóticas. La extensión de la «Isla de Inversión» hasta los isótopos de oxígeno no solo desafía los modelos establecidos, sino que también sugiere la existencia de configuraciones nucleares aún por descubrir en las fronteras de la estabilidad atómica.
El artículo Encuentran una nueva forma de oxígeno por primera vez en la historia, pero abre una gran cantidad de dudas sobre lo que sabíamos al respecto fue publicado originalmente en Andro4all.
