En un avance que redefine los límites de la materia, un equipo de investigadores de Alemania ha sintetizado el rutherfordio-252 (Rf-252)un isótopo superpesado cuya vida media es de sólo 60 nanosegundos. Este centrotan efímero que apenas se puede medir directamente, representa un logro significativo en el estudio de los elementos más extremos de tabla periódica.
El descubrimiento, publicado en Cartas de revisión físicademuestra cómo combinación de experimentos de alta precisión y predicciones teóricas puede arrojar luz sobre los fenómenos más misteriosos de la física nuclear. Este descubrimiento no sólo amplía nuestra comprensión de la “isla de estabilidad”un concepto clave en el estudio de elementos superpesados, pero también plantea nuevas preguntas sobre los límites de la existencia de materia nuclear.
Desde la década de 1960, los físicos han propuesto la existencia de un “isla de estabilidad” en el que ciertos elementos superpesados, gracias a combinaciones específicas de protones y neutrones conocidas como “números mágicos”, pueden tener vidas medias relativamente largas. En este contexto, Rf-252 marca el límite más extremo de este mapa.
Los núcleos superpesados están en constante lucha contra la repulsión entre sus protones.lo que los hace susceptibles de dividirse en un proceso conocido como fisión. Sin embargo, en casos específicos, los efectos de las capas pueden estabilizar temporalmente estos núcleos, permitiéndoles existir el tiempo suficiente para ser observados. Según los investigadores, “El Rf-252 con una vida media de 60 nanosegundos apunta a la costa de esta isla en núcleos de rutherfordio”estableciendo un punto de referencia clave para futuras exploraciones.
La producción de este isótopo superpesado es un logro técnico impresionante, que combina un profundo conocimiento de los modelos nucleares con técnicas experimentales avanzadas. Los datos obtenidos también respaldan las teorías que predicen que el límite de estabilidad se alcanza cuando los núcleos se vuelven extremadamente ricos en protones o pobres en neutrones..
Para sintetizar Rf-252, los investigadores utilizaron un acelerador lineal avanzado llamado UNILAC en la GSI/FAIR, ubicada en Darmstadt, Alemania. Un intenso rayo de titanio-50 se dirigió hacia un objetivo de plomo-204, generando núcleos de rutherfordio mediante una reacción de fusión-evaporación.
Los productos de esta reacción se separaron utilizando el sistema TASCA (Aparato químico y separador de transactinida)lo que permite aislar núcleos superpesados de otros subproductos. Después de un vuelo de aproximadamente 0,6 microsegundos, los núcleos Rf-252 se implantaron en un detector de silicio. Este detector registró tanto la implantación inicial como los signos de su rápida desintegración.
En total fueron detectados 27 átomos de Rf-252 en su estado excitado, un isómero con una vida media de 13 microsegundos. Este estado más estable permitió a los investigadores inferir las propiedades del estado fundamental, cuya vida media de 60 nanosegundos representa el límite inferior conocido hasta la fecha para los elementos superpesados.
El éxito en la observación del Rf-252 se debe, en gran parte, a su estado isomérico. En los núcleos superpesados, los isómeros son estados excitados estabilizados por efectos cuánticos que tienen vidas medias significativamente más largas que el estado fundamental. Según el Dr. Khuyagbaatar Jadambaa, autor principal del estudio, “Estos isómeros actúan como nubes de estabilidad en el mar de inestabilidad”permitiéndonos estudiar núcleos que de otro modo serían inaccesibles.
En este caso, el isómero Rf-252 proporcionó un “ventana de tiempo” suficiente para registrar eventos cruciales, como la emisión de electrones durante su desintegración al estado fundamental. Se registraron tres de estos eventos y en todos los casos se observó una fisión posterior en 250 nanosegundos. Esto permitió a los investigadores deducir con precisión la mitad -vida del estado fundamental.
El descubrimiento de Rf-252 representa más que un récord en la tabla periódica: es un avance en nuestra comprensión de los procesos nucleares extremos. “Este resultado reduce el límite inferior de las vidas medias conocidas de los núcleos más pesados en casi dos órdenes de magnitud”explica el profesor Christoph E. Düllmann, coautor del estudio.
Por otro lado, el descubrimiento abre nuevas líneas de investigación. Uno de los próximos objetivos es estudiar elementos más pesados, como seaborgio (Sg)y explorar cómo los isómeros pueden facilitar la síntesis de núcleos con vidas medias extremadamente cortas. Estas investigaciones no sólo tienen un impacto teórico, sino que también pueden influir en áreas como la astrofísica, donde ocurren procesos similares en eventos estelares extremos.
Finalmente, el descubrimiento refuerza la importancia de instalaciones como GSI/FAIR y el futuro centro FAIR (Instalación para la investigación de iones y antiprotones)lo que permitirá llevar a cabo experimentos aún más ambiciosos.
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