Un numero magico è un numero di protoni o neutroni nel nucleo di un atomo che risulta in una stabilità molto maggiore di quella dei nuclei con altri numeri di protoni o neutroni.

I numeri magici dei nuclei sono in parte determinati dalla forza di accoppiamento spin-orbita, che è correlato agli spin dei protoni o dei neutroni in un nucleo. La forza di accoppiamento spin-orbita è stata introdotta dai Premi Nobel Maria Goeppert Mayer e J. Hans D. Jensen nel 1949 per spiegare le scissioni degli stati quantistici di protoni o neutroni. La sua effettiva origine della forza nucleare non è ancora completamente compresa.

I ricercatori hanno identificato che il numero magico di sei è particolarmente importante perché dovrebbe consentire di studiare a fondo l'origine dell'accoppiamento spin-orbita. Però, l'esistenza di una specie atomica con un numero magico di sei non era stata confermata.

Ora, un team di ricerca internazionale guidato dall'Università di Osaka ha cambiato questa situazione identificando una specie di carbonio, un elemento essenziale per la vita, che possiede un numero magico di protoni pari a sei. Hanno condotto esperimenti che hanno permesso loro di misurare i raggi dei protoni nei nuclei di diversi isotopi di carbonio (gli isotopi hanno lo stesso numero di protoni ma diverso numero di neutroni nei loro nuclei). interessante, i diversi isotopi del carbonio mostravano raggi di protoni molto simili. Hanno pubblicato i loro risultati in Comunicazioni sulla natura .

"Combinando i nostri risultati di misurazione dei raggi con i raggi di carica nucleare, tassi di transizione del quadrupolo elettrico, e i dati sulla massa atomica ci hanno permesso di identificare un isotopo di carbonio con un numero magico predominante di sei", afferma il primo autore dello studio Dinh Trong Tran.

Per aiutare a comprendere i risultati sperimentali, i ricercatori hanno condotto calcoli computazionali. I raggi dei protoni calcolati concordavano bene con i valori sperimentali. La scissione spin-orbita degli isotopi di carbonio è stata anche studiata mediante l'analisi di dati sperimentali e teorici per l'energia per aggiungere o rimuovere un protone dal nucleo di ciascun isotopo.

"La nostra analisi ha chiaramente dimostrato che le grandi scissioni spin-orbita esistono universalmente per i nuclei atomici, ", spiega l'autore corrispondente Hooi Jin Ong. "Inoltre, il numero magico di sei è importante quanto quello di altri numeri magici identificati."

L'identificazione del numero magico di sei fornisce una strada per investigare l'origine delle scissioni spin-orbita nei nuclei atomici. I risultati del team aumentano la conoscenza fondamentale della forza spin-orbita, l'origine del numero magico dei nuclei, e stabilità del nucleo, che rappresenta un contributo alla eventuale comprensione globale della fisica nucleare.