En un rincón del laboratorio de la Universidad de Jyväskylä, en Finlandia, un equipo de investigadores se encontró con algo que no esperaban. Mientras analizaban los isótopos radiactivos del lantano con una técnica de precisión llamada trampa de Penning JYFLTRAP, apareció un patrón que no cuadraba con las predicciones teóricas. Los datos sugerían un cambio abrupto en las energías de separación de neutrones en ciertos isótopos, un fenómeno que ha sido descrito como un “bump” o salto.
Este descubrimiento no es solo una curiosidad técnica. Los isótopos radiactivos son piezas clave en el puzle cósmico que explica cómo se forman los elementos más pesados del universo. Lo que ocurrió en el laboratorio finlandés podría tener implicaciones profundas para entender los procesos nucleares que ocurren en eventos tan extremos como las colisiones de estrellas de neutrones.
Los isótopos radiactivos: una ventana al universo
Los isótopos radiactivos son versiones de un mismo elemento con diferente número de neutrones. Esta peculiaridad los convierte en objetos de estudio fascinantes, ya que su comportamiento revela detalles sobre la estructura nuclear y los procesos astrofísicos que producen los elementos pesados, como el oro o el platino.
El lantano, un elemento de las tierras raras, ha sido particularmente interesante para los científicos debido a su importancia en los modelos del proceso de captura rápida de neutrones. Este proceso es responsable de crear muchos de los elementos más pesados del universo durante eventos catastróficos como las supernovas o las fusiones de estrellas de neutrones.
Los investigadores finlandeses lograron medir las masas de seis isótopos radiactivos del lantano, incluidas dos variantes extremas, el lantano-152 y el lantano-153. Este logro no tiene precedentes, ya que estos isótopos son altamente inestables y difíciles de producir en condiciones de laboratorio.
El descubrimiento del “bump” y sus implicaciones
En los datos recolectados, los científicos notaron un cambio local en las energías de separación de dos neutrones cuando el número de neutrones aumentaba de 92 a 93. Este “bump” representa un aumento inesperado en la estabilidad nuclear que no había sido predicho por los modelos existentes. Según Arthur Jaries, uno de los autores del estudio, ninguno de los modelos actuales puede explicar este fenómeno. Esto sugiere que podría haber factores desconocidos en la estructura nuclear que todavía no entendemos completamente.
¿Por qué es importante este hallazgo? En términos simples, las energías de separación de neutrones son un indicador fundamental para calcular las tasas de captura de neutrones . Estas tasas determinan cómo se forman los elementos pesados en eventos cósmicos. Si los modelos actuales no pueden predecir este tipo de anomalías, entonces las simulaciones astrofísicas necesitan ser revisadas para incorporar estos nuevos datos.
Por otra parte, los investigadores notaron que el “bump” podría estar relacionado con una deformación en la forma del núcleo atómico. Aunque esto es solo una hipótesis, abre la puerta a nuevas investigaciones con técnicas complementarias como la espectroscopía nuclear y láser.
Nuevos horizontes para la astrofísica nuclear
Los modelos teóricos que se utilizan actualmente para estudiar la captura y la formación de elementos en el universo tienen limitaciones evidentes. El descubrimiento de este “bump” en los isótopos de lantano resalta la necesidad de mejorar estas herramientas y desarrollar nuevas teorías que expliquen los comportamientos nucleares inesperados.
Gracias a las mediciones de alta precisión realizadas en el laboratorio de Jyväskylä, las tasas de captura de neutrones ahora se han ajustado, reduciendo las incertidumbres en algunos casos hasta un factor de 80. Esto podría ayudar a explicar mejor cómo se forman las tierras raras, un grupo de elementos que tienen aplicaciones tanto en la industria como en la tecnología.
Sin embargo, este avance también deja muchas preguntas abiertas. ¿Qué causa exactamente este fenómeno en los isótopos de lantano? ¿Es un caso aislado o podríamos encontrar patrones similares en otros elementos? Estas incógnitas serán el foco de futuras investigaciones, que podrían implicar experimentos más ambiciosos y modelos teóricos más sofisticados.
Impacto en la ciencia y más allá
Este hallazgo tiene implicaciones para la física nuclear y la astrofísica, pero también podría tener aplicaciones prácticas en otras áreas de la ciencia. Por ejemplo, el estudio de núcleos altamente inestables podría proporcionar pistas para el diseño de materiales avanzados o mejorar las técnicas de diagnóstico médico basadas en la radiación.
En un sentido más amplio, el descubrimiento del “bump” en los isótopos del lantano nos recuerda que aún hay mucho por aprender sobre las leyes fundamentales que gobiernan nuestro universo. A medida que los científicos continúan desentrañando estos misterios, cada nuevo hallazgo no solo amplía nuestro conocimiento, sino que también nos desafía a replantearnos lo que damos por sentado sobre el cosmos.
Referencias
- Prominent bump in the two-neutron separation energies of neutron-rich lanthanum isotopes revealed by high-precision mass spectrometry. A. Jaries, M. Stryjczyk, A. Kankainen et al. Physical Review Letters, 27-ene-2025. DOI: 10.1103/PhysRevLett.2408.06221.
Cortesía de Muy Interesante
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