Team cinese scopre due nuovi isotopi, aprendo la strada ad una nuova scoperta della fisica

Gli scienziati dell’Istituto di Fisica Moderna (IMP) dell’Accademia Cinese delle Scienze (CAS), insieme ai loro collaboratori, hanno creato due nuovi isotopi: l’osmio-160 e il tungsteno-156. Questa scoperta fornisce nuove conoscenze sull’architettura dei nuclei atomici e suggerisce che il piombo-164 potrebbe avere una maggiore stabilità come nucleo potenzialmente doppiamente “magico”, confermando che certi isotopi, che seguono una certa seguenza, possono essere più stabili di altri. 

Lo studio è stato pubblicato su Physical Review Letters e segnalato come Editors’ Suggestion.

L’inspiegata “Magia” del nucleo atomico

I “numeri magici” di protoni e neutroni possono rendere un nucleo atomico particolarmente stabile. I numeri magici tradizionali sono 8, 20, 28, 50, 82 e 126. I nuclei che hanno questi numeri di particelle nel nucleo, detti nucleoni, sono più stabili. Però esistono anche numeri magici  magici superiori al 126 e ne è stata teorizzata l’esistenza.

La creazione di nuovi isotopi cerca proprio di confermare l’esistenza di questi numeri magici più grandi.

Risultati sperimentali e scoperte

In questo studio, i ricercatori hanno condotto l’esperimento presso il separatore a rinculo riempito di gas-Spectrometer for Heavy Atoms and Nuclear Structure (SHANS), che si trova presso la Heavy Ion Research Facility di Lanzhou, in Cina.

Utilizzando la reazione di evaporazione per fusione, i ricercatori hanno sintetizzato per la prima volta l’osmio-160 e il tungsteno-156. Hanno misurato l’energia delle particelle α e l’emivita dell’osmio-160, che è un isotopo che emette α. Nel frattempo, hanno determinato che il nucleo figlio, il tungsteno-156, è un emettitore di β+ con un tempo di dimezzamento di 291 ms.

Con i dati sul decadimento α appena misurati, i ricercatori hanno ricavato l’ampiezza ridotta del decadimento α per l’osmio-160 e l’hanno confrontato con altri nuclei con 84 neutroni ma meno protoni. Hanno riscontrato una tendenza sorprendente: Più alto è il numero di protoni, più basso è il tasso di decadimento.

Implicazioni per la teoria e la stabilità nucleare

“Questa tendenza è interpretata come una prova del rafforzamento della chiusura del guscio di 82 neutroni verso la linea di decadimento del protone, che è supportata dall’aumento delle lacune del guscio di neutroni previsto dai modelli teorici”, ha dichiarato il Dr. Yang Huabin dell’IMP, primo autore dell’articolo.

Inoltre, i ricercatori hanno suggerito che la maggiore stabilità della chiusura del guscio a 82 neutroni può essere attribuita alla crescente vicinanza al nucleo doppiamente magico piombo-164, che potrebbe essere un nucleo stabile con 82 protoni e 82 neutroni. Sebbene il piombo-164 sia previsto al di là della linea di decadimento dei protoni, l’aumento dell’effetto guscio ha il potenziale di renderlo un nucleo stabile o quasi stabile. Sembra tutto questo conferma che il 164 sarà il prossimo numero “Magico”, con il quale si potrebbero ottenere degli isotopi più stabili. Le implicazioni sarebbe scientifiche, ma anche pratiche, perchè questi isotopi stabili, o quasi stabili, potrebbero avere delle caratteristiche interessanti.

Riferimento: “Scoperta di nuovi isotopi 160Os e 156W: rivelazione di una maggiore stabilità della chiusura della conchiglia N=82 sul lato privo di neutroni” entro il 15 febbraio 2024, Physical Review Letters.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.132.072502

Lo studio è stato condotto in collaborazione con l’Università dell’Accademia delle Scienze cinese, l’Advanced Energy Science and Technology Guangdong Laboratory, l’Università di Shandong, l’Università Sun Yat-sen, l’Università Normale di Guangxi, l’Università Tongji e l’Istituto di Fisica Teorica del CAS.