Un equipo internacional trabajando en el experimento ISOLDE del CERN ha demostrado que algunos núcleos atómicos puede asumir formas asimétricas, en forma de pera. Las observaciones contradicen algunas teorías en Física Nuclear y requerirán más observaciones para ser atendidas. Los resultados se publican en Nature.
La mayoría de los núcleos tienen forma de un balón de rugby. Aunque las teorías actuales son capaces de predecir este comportamiento, las mismas teorías han predicho que en algunas combinaciones particulares de protones y neutrones, los núcleos también pueden asumir formas asimétricas como una pera. En este caso hay más masa en uno de los 'finales' del núcleo que en el otro.
Hasta ahora, ha sido difícil observar núcleos asimétricos experimentalmente. Sin embargo, una técnica desarrollada en ISOLDE se ha usado con éxito para estudiar la forma de los isótopos de vida corta Radón 220 y Radio 224.
Peter Butler, físico de la Universidad de Liverpool, explica: "Hemos sido capaces de mostrar que mientras el Radio 224 tiene forma de pera, el Radón 220 no asume la forma fija de una pera pero se aproxima algo a esta forma. Los detalles de estos hallazgos están en contradicción con algunas teorías de Física Nuclear y necesitarán otras explicaciones para ser refinadas".
La observación experimental de núcleos con forma asimétrica no es solo importante para entender la teoría de la estructura nuclear, sino también porque puede ayudar en las búsquedas experimentales de momentos dipolares eléctricos (EDMs, por sus siglas en inglés) en átomos. Los EDM miden la separación de cargas positivas y negativas dentro del átomo.
El Modelo Estándar de Física de Partículas predice que el valor del EDM para el átomo es tan pequeño que estaría por debajo del actual límite observacional. Sin embargo, muchas teorías que tratan de refinar este modelo predicen EDM que deben ser medibles, lo cual podría indicar la existencia de nueva física más allá del Modelo Estándar.
Para probar estas teorías, los experimentos que buscan EDM deben ser mejorados, y una de las potenciales mejoras consiste en usar átomos exóticos cuyos núcleos tienen forma de pera. Cuantificar esta forma llevará así a establecer restricciones sobre la viabilidad de los programas experimentales que buscan EDMs atómicas.
"Nuestras medidas puden ayudar directamente a las búsquedas de EDMs que se llevan a cabo en Norteamérica y Europa, donde se están desarrollando nuevas técnicas para explotar las propiedades especiales de los isótopos del Radón y el Radio", asegura Butler. "Esperamos que los datos de nuestros experimentos de física nuclear se puedan combinar con resultados de experimentos de trampas atómicas que miden EDMs para hacer las pruebas más exigentes del modelo estándar".
El director de Investigación del CERN, Sergio Bertolucci, dijo: "El que podamos producir haces de alta calidad de iones de radón y radio energéticos y radioactivos con suficiente intensidad para llevar a cabo estos experimentos refleja las capacidades únicas del CERN, y en partícular la experiencia de los equipos que desarrollan estos haces en ISOLDE".
Dirección científica española
Como directora científica de ISOLDE, Mª José García Borge (IEM-CSIC) comenta: "estoy muy orgullosa de este trabajo y del reconocimiento mostrado por el director científico del CERN, Sergio Bertolucci. Es el primer trabajo realizado en ISOLDE que se ha publicado en Nature. El grupo en el que trabajo publicó otro en 2005, que entroncaba en la estructura nuclear con importantes consecuencias en la nucleogenesis de los elementos". Para la directora científica de ISOLDE, "el trabajo que publica hoy Nature es un logro del equipo científico y técnico de ISOLDE, ya que se han podido estudiar estos núcleos en condiciones de gran supresión de contaminantes y mediante la post-aceleración lineal de los haces de Radio y Radón en un maquina diseñada para masas siete veces inferiores".
Según Mª José García Borge, "la importancia de este trabajo va más allá de su impacto en los modelos de estructura nuclear, entroncando con los estudios de física mas allá del Modelo Estándar. La determinación de Radio 224 con núcleo con forma de pera lo convierte en uno de los candidatos que, según algunos modelos, debería tener un momento dipolar eléctrico apreciable. La medida de su momento dipolar eléctrico permitirá poner limites mas estrictos a la validez del Modelo Estándar".
