En un laboratorio de Alemania, un equipo internacional de físicos ha descubierto un nuevo isótopo superpesado de un elemento llamado seaborgio, que ha dado lugar a una cadena de observaciones sorprendentes. Lejos de ser un simple resultado técnico, este hallazgo ha hecho tambalear algunas ideas previas sobre cómo se desintegran los núcleos atómicos más grandes conocidos.
El descubrimiento, publicado en Physical Review Letters, es obra de investigadores del GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung. Se trata del isótopo 257-Sg, un núcleo con propiedades que, a pesar de su corta vida, revelan comportamientos inesperados. El artículo describe no solo la síntesis y observación de este núcleo, sino también lo que ocurre cuando se descompone. Una pista: lo que parecía ser una regla clara sobre la estabilidad de estos núcleos está mucho menos clara de lo que se pensaba.
Un núcleo superpesado que vive más de lo esperado
El seaborgio no es un nombre habitual fuera de los círculos de la química nuclear. Con número atómico 106, pertenece al grupo de los elementos superpesados, cuya existencia es tan efímera que apenas puede medirse en milisegundos. Sin embargo, el nuevo isótopo 257-Sg ha resultado ser más resistente de lo previsto: sobrevive durante 12,6 milisegundos, una eternidad si hablamos de este tipo de átomos. En el contexto de elementos que normalmente se desintegran en fracciones de microsegundo, esta diferencia es sustancial.
El resultado llamó la atención porque se comparó con su “vecino” más estable, el 258-Sg, y el nuevo isótopo vivía más tiempo a pesar de tener un número impar de neutrones, lo cual suele implicar menor estabilidad. El motivo de esta resistencia reside en los llamados efectos de capa cuánticos, una especie de orden interno dentro del núcleo que actúa como barrera frente a la desintegración por fisión. Según el artículo, “los efectos de capa cuánticos contrarrestan el proceso de fisión y previenen la ruptura instantánea de núcleos con Z > 103”.
El papel oculto del número cuántico K
Uno de los aspectos más reveladores del estudio es cómo interviene un valor cuántico poco conocido: el número K, que representa el momento angular de una partícula dentro del núcleo proyectado sobre su eje de simetría. Tradicionalmente, se creía que valores altos de K ofrecían mayor resistencia a la fisión, ya que dificultaban el cambio de forma del núcleo al dividirse.
Pero al observar el 257-Sg y su producto de desintegración —el isótopo 253Rf—, los científicos notaron algo inesperado. El núcleo de 253-Rf se dividía apenas 11 microsegundos después de su formación. Lo curioso es que esa fisión no parecía encajar con las reglas conocidas. El estudio menciona que “los datos obtenidos […] contradicen el concepto comúnmente aceptado sobre la relación entre la obstaculización de la fisión y el número cuántico K”.
Este fenómeno abre una pregunta clave: ¿es posible que el número K tenga efectos más complejos o incluso contradictorios según el contexto nuclear? Lo que antes se consideraba una barrera segura para la fisión puede no serlo siempre, al menos no de la forma en que se había supuesto.
La aparición de un isómero K en seaborgio
Además de identificar el isótopo 257-Sg, los investigadores detectaron por primera vez una configuración nuclear especial llamada isómero K en otro isótopo del mismo elemento, el 259-Sg. Los isómeros K son estados del núcleo con momentos angulares altos que, en muchos casos, consiguen sobrevivir mucho más tiempo que el estado fundamental. En este caso, el equipo detectó una señal de electrón de conversión —un tipo de emisión característica de estos isómeros— justo 40 microsegundos después de la formación del núcleo.
Este hallazgo es relevante por dos motivos. Primero, porque es la primera vez que se identifica un isómero K en un isótopo de seaborgio, lo que sugiere que este tipo de estados pueden estar más extendidos en la región de los elementos superpesados de lo que se creía. Segundo, porque plantea la posibilidad de que estos isómeros puedan actuar como “trampas” cuánticas, alargando la vida de núcleos que, en condiciones normales, se desintegrarían demasiado rápido para ser detectados.
Una isla que podría no ser tan estable
En física nuclear existe una idea muy atractiva conocida como la “isla de estabilidad”. Se refiere a una región hipotética en la tabla periódica donde ciertos elementos superpesados podrían ser notablemente más estables, viviendo durante segundos o incluso minutos, gracias a efectos cuánticos muy favorables.
Sin embargo, los resultados del nuevo estudio invitan a moderar esa expectativa. El análisis sugiere que el próximo isótopo en la cadena, 256-Sg, podría tener una vida mucho más corta de lo que predecían los modelos, cayendo de unos 6 microsegundos esperados a tan solo 1 nanosegundo. Según los autores, esto representaría una reducción de más de tres órdenes de magnitud y sería una desviación sin precedentes en las tendencias observadas hasta ahora.
En palabras del artículo, “este escenario representaría una característica hasta ahora no vista en el paisaje de fisión de los núcleos superpesados”. De confirmarse, este cambio radical en la duración de vida nuclear complicaría seriamente los intentos por descubrir nuevos elementos más allá del número atómico 118.
El reto técnico de atrapar lo efímero
Lograr este tipo de observaciones no es sencillo. Los núcleos estudiados duran milésimas o incluso millonésimas de segundo, lo que obliga a contar con sistemas de detección increíblemente rápidos. En este experimento, se empleó un separador de retroceso lleno de gas llamado TASCA, junto con detectores de silicio y electrónica digital desarrollada especialmente para esta tarea.
Una de las claves fue el uso de un haz de cromo-52 que, al impactar sobre un blanco de plomo-206, produjo reacciones de fusión nuclear de las que emergió el 257-Sg. El proceso incluyó el filtrado de residuos, el registro preciso de cada partícula emitida y la correlación temporal entre señales. Como explica el artículo, la combinación de “detectores digitales de alta velocidad y trazas de eventos de 80 μs” fue esencial para reconstruir las secuencias completas de desintegración.
Esta capacidad de observar y rastrear núcleos en tiempo real es lo que ha permitido abrir una nueva ventana sobre un territorio del átomo que hasta hace poco era completamente invisible.
Lo que tienes que saber sobre el nuevo isótopo de seaborgio
- El isótopo 257-Sg es un nuevo núcleo atómico superpesado que desafía las predicciones sobre su estabilidad
- Vive 12,6 milisegundos, un tiempo sorprendentemente largo para su tipo, gracias a efectos cuánticos internos
- Su desintegración genera un núcleo que se divide muy rápido, contradiciendo lo que se esperaba por su número cuántico K
- Se detectó por primera vez un isómero K en un isótopo de seaborgio, lo que podría ayudar a estabilizar otros núcleos
- El hallazgo pone en duda la existencia de una región especialmente estable entre los elementos más pesados de la tabla periódica
Referencias
- P. Mosat, J. Khuyagbaatar, J. Ballof, R. A. Cantemir, D. Dietzel, Ch. E. Düllmann, et al. Probing the Shell Effects on Fission: The New Superheavy Nucleus 257Sg. Physical Review Letters, vol. 134, 232501 (2025). DOI: 10.1103/s7hr-y7zq.
Cortesía de Muy Interesante
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