No hace mucho el plomo-109 fue noticia en el mundo de la ciencia. Ahora es el plomo-208 (²⁰⁸Pb) es un núcleo especial. Se le considera doblemente mágico, lo que significa que tanto su número de protones como su número de neutrones corresponden a configuraciones particularmente estables según la mecánica cuántica. Durante décadas, los científicos asumieron que su núcleo era perfectamente esférico. Pero un nuevo estudio publicado en Physical Review Letters ha demostrado lo contrario: el núcleo del plomo-208 tiene una forma ligeramente elongada, más parecida a un balón de rugby.
Este hallazgo, liderado por un equipo internacional de físicos nucleares de la Universidad de Surrey y otros centros de investigación de primer nivel, supone un desafío para las teorías establecidas sobre la estructura nuclear. Hasta ahora, los modelos nucleares no habían predicho una deformación significativa en este núcleo. Como explica el investigador principal del estudio, Dr. Jack Henderson, lo que vieron less sorprendió, demostrando concluyentemente que el plomo-208 no es esférico, como podría asumirse ingenuamente.
Un descubrimiento que desafía los modelos nucleares
Los resultados del experimento se obtuvieron utilizando el espectrómetro de rayos gamma GRETINA en el Laboratorio Nacional Argonne (EE. UU.), un dispositivo de última generación diseñado para analizar la estructura de los núcleos atómicos. Para estudiar el plomo-208, los científicos bombardearon átomos de este elemento con haces de partículas a una velocidad equivalente al 10 % de la velocidad de la luz. Como resultado, los núcleos se “excitaron”, permitiendo detectar su respuesta a través de la emisión de rayos gamma.
Lo que observaron fue sorprendente: el plomo-208 presenta una deformación cuádruple notable en sus estados excitados. En términos técnicos, esto se refleja en la medición de su momento cuadrupolar espectroscópico, que resultó ser negativo y de magnitud significativa. Este dato sugiere que el núcleo prefiere una configuración prolata, es decir, más alargada que esférica.
¿Qué implica esta deformación para la física nuclear?
Este descubrimiento es especialmente relevante porque el plomo-208 ha sido un caso de estudio clave en la física nuclear. Se encuentra en la intersección de los números mágicos 82 (protones) y 126 (neutrones), lo que lo convierte en el núcleo más pesado dentro de esta categoría. Su estructura ha servido como referencia en muchos modelos teóricos, por lo que cualquier desviación de la esfericidad puede tener implicaciones de gran alcance.
Los modelos actuales no logran explicar completamente la magnitud y el signo de esta deformación. Como detalla el artículo original: “A pesar de su naturaleza ampliamente estudiada, el ²⁰⁸Pb sigue siendo un enigma para nuestra comprensión de la estructura nuclear”.
El impacto no se limita solo a la física nuclear, sino que también afecta a la astrofísica y la cosmología. El plomo-208 juega un papel crucial en el proceso-r de nucleosíntesis, que es el mecanismo responsable de la formación de los elementos más pesados en el universo. Comprender mejor su estructura podría ayudar a refinar los modelos de evolución estelar y de formación de elementos en explosiones de supernovas.
Reacciones de la comunidad científica
El estudio ha provocado una intensa discusión en la comunidad de físicos nucleares. Muchos investigadores ahora se preguntan si otros núcleos considerados “doubly magic” podrían presentar deformaciones similares.
El profesor Paul Stevenson, coautor del estudio y experto en teoría nuclear, explicó: “Estos experimentos nos han obligado a replantearnos lo que dábamos por sentado. Es posible que las vibraciones del núcleo de plomo-208 sean menos regulares de lo que pensábamos”. Esto sugiere que podría haber factores aún desconocidos en juego dentro de la estructura nuclear.
Los teóricos están trabajando en nuevos modelos que incorporen esta deformación en los cálculos. Esto podría conducir a una revisión más amplia de la teoría de los núcleos atómicos, con implicaciones en campos que van desde la física fundamental hasta la tecnología nuclear.
El futuro de la investigación en estructuras nucleares
Este descubrimiento marca el inicio de una nueva era en la investigación nuclear. La combinación de experimentos de precisión con mejoras en los modelos computacionales permitirá comprender mejor la naturaleza de los núcleos pesados.
Entre las próximas investigaciones se encuentra el estudio de otros núcleos con números mágicos altos, como el calcio-48 y el estaño-132, para comprobar si presentan deformaciones similares. Además, experimentos futuros con colisionadores de iones pesados podrían ayudar a investigar cómo la interacción entre fuerzas nucleares genera estas formas inesperadas.
Lo que está claro es que el plomo-208 ya no es el núcleo inmutable y esférico que se pensaba. Su deformación abre nuevas preguntas sobre la estabilidad y estructura de la materia nuclear, con potencial para revolucionar nuestros modelos de la física atómica.
Referencias
- Henderson, J., Heery, J., Rocchini, M., Siciliano, M., Sensharma, N., et al. Deformation and Collectivity in Doubly Magic ²⁰⁸Pb, Physical Review Letters, vol. 134, 062502 (2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.062502.
Cortesía de Muy Interesante
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