¿Sabías que dentro del pequeño núcleo de un átomo ¿Pueden ocurrir transformaciones que desafíen nuestras ideas sobre la materia? El núcleo del plomo-190 acaba de revelar un comportamiento extraordinario: la coexistencia de tres formas geométricas diferentesalgo que hasta ahora no se había medido con tanta precisión. Este descubrimiento, resultado del trabajo conjunto de científicos de la Universidad de Jyväskylä (Finlandia) y la Universidad de Liverpool (Reino Unido), fue publicado en enero de 2025 en Física de las Comunicaciones y promete cambiar la forma en que entendemos las interacciones nucleares.
Para visualizar este avance hay que echar mano de un poco de imaginación, ya que el núcleo de plomo-190 puede adoptar tres formas al mismo tiempo: esférico, oblongo como un tomate (esferoide achatado) y alargado como un melón (esferoide alargado). Estos estados, aunque invisibles para el ojo humano, han sido captados con técnicas avanzadas, marcando un antes y un después en la física nuclear. “No sólo descubrimos formas coexistentes, sino que también identificamos un estado esférico excitado que desafía estudios anteriores”, explica Adrián Montes Plaza, uno de los principales autores del estudio.
Durante décadas, los científicos han observado que algunos núcleos atómicos pueden deformarse en determinadas condiciones. Sin embargo, observar tres deformaciones coexistentes en un solo núcleo, como ocurre en el Pb-190, es extremadamente raro.
¿Qué significa que un núcleo “cambie de forma”? A nivel subatómico, los protones y neutrones dentro del núcleo interactúan a través de fuerzas nucleares y electromagnéticas. Estas complejas interacciones crean configuraciones energéticas que pueden hacer que el núcleo adopte diferentes formas. En términos prácticos, estas formas afectan a propiedades como la estabilidad del núcleo y la forma en que emite energía, lo que tiene implicaciones en campos como la energía nuclear o la astrofísica.
Lead-190 se convierte así en un modelo único para estudiar este fenómeno, gracias a su peculiar estructura. Estudios anteriores habían señalado su capacidad de deformación, pero faltaban pruebas concluyentes. El nuevo trabajo no sólo confirma estas hipótesis, sino que también establece una relación directa entre las transiciones energéticas del núcleo y sus formas físicas.
Para lograr este avance, los investigadores recurrieron a tres técnicas experimentales clave:
Cada una de estas técnicas aportó piezas únicas al rompecabezas, lo que permitió a los investigadores construir un modelo detallado de las formas coexistentes. “La combinación de métodos avanzados está resultando crucial para investigar fenómenos nucleares raros”dice Janne Pakarinen, otra de las autoras del estudio.
Además, los experimentos se llevaron a cabo en el Laboratorio de Aceleradores de la Universidad de Jyväskylä, un centro reconocido por su capacidad para realizar mediciones de alta precisión. Allí se utilizaron detectores especializados y sistemas de separación de partículas que permitieron aislar señales de plomo-190 entre miles de eventos simultáneos.
El análisis del núcleo de plomo-190 arrojó resultados sorprendentes:
Estos hallazgos contradicen estudios anteriores que sugerían una configuración esférica para estados de menor energía. Las mediciones también incluyeron datos precisos sobre fuerzas monopolaresque describen cómo las formas del núcleo interactúan entre sí durante las transiciones de estado.
“El núcleo de Pb-190 destaca como un ejemplo paradigmático de cómo pueden coexistir y mezclarse formas nucleares”, señala el equipo en su artículo. Esta mezcla de configuraciones, descrita como “una mezcla significativa de contribuciones en las funciones de onda”, es clave para comprender los complejos fenómenos cuánticos que ocurren en el núcleo atómico.
Los resultados obtenidos tienen un impacto que trasciende la física nuclear básica. Por un lado, Ofrecer nuevas restricciones para los modelos teóricos.lo que ayudará a desarrollar representaciones más precisas de las interacciones nucleares. Por otro lado, abren preguntas fascinantes: ¿podrían otros núcleos exhibir comportamientos similares? ¿Qué condiciones hacen posible esta coexistencia de formas?
Por otro lado, este estudio nos recuerda que incluso elementos bien estudiados, como el plomo, todavía pueden sorprendernos. En un momento en que la física busca unificar teorías fundamentales, hallazgos como este son esenciales para conectar los puntos entre la mecánica cuántica y las fuerzas nucleares.
En el campo práctico, Comprender mejor la deformación nuclear podría tener aplicaciones en tecnologías que dependen de reacciones nuclearescomo los reactores de fisión y la medicina nuclear. Aunque estas aplicaciones aún están lejanas, este avance señala el camino para futuras investigaciones.
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