Figura 1:Rappresentazione schematica del metodo sperimentale utilizzato per osservare coppie di neutroni e protoni fortemente correlati nei nuclei di ossigeno-16. La figura in alto mostra un pattinatore in avvicinamento con una velocità corrispondente (Pattinatore A, sinistra), afferrando dolcemente il pattinatore B (al centro) da una coppia di pattinatori in rotazione, che è un'analogia per il prelievo di un neutrone da una coppia protone-neutrone fortemente correlato da parte di un protone incidente, mostrato nella figura in basso. Il deuterone in uscita è stato analizzato dallo spettrometro Grand Raiden ad alta risoluzione dell'Università di Osaka, mentre il protone in rinculo è stato rilevato da un array di fronte allo spettrometro. Credito:Università di Osaka 
L'importanza della forza tensoriale è stata osservata nelle energie di legame delle particelle leggere, ma finora il loro effetto sulla struttura nucleare non è stato studiato in maniera più diretta. Precedenti esperimenti sul campo hanno dimostrato la capacità di rilevare le particelle necessarie, o la risoluzione richiesta per sondare questa componente della forza nucleare. Però, nessuno ha mostrato sia la risoluzione che la capacità di collegare il grande trasferimento di quantità di moto osservato delle coppie protone-neutrone (o coppia nucleone) alla struttura nucleare.
Ora, una collaborazione di ricerca internazionale che include l'Università di Osaka ha riportato le prime evidenze sulla relazione tra coppie protone-neutrone fortemente correlate in un nucleo atomico indotte dalle interazioni tensoriali e dalla struttura nucleare. I ricercatori hanno utilizzato un esperimento di diffusione di protoni per catturare la forte interazione delle coppie protone-neutrone con una risoluzione energetica moderata degli stati finali. Misurando le occorrenze simultanee di deuteroni (particelle costituite da un protone e un neutrone) e protoni che viaggiano in direzioni opposte, sono stati in grado di mostrare il predominio di particolari strutture nucleari. I loro risultati sono stati pubblicati in Lettere di revisione fisica .
Figura 2:La figura in alto mostra come la natura della forza elettromagnetica che agisce tra due magneti a barra cambia a seconda del loro orientamento, che è un'esatta analogia per il caso della forza tensoriale che agisce tra un protone e un neutrone in un nucleo atomico, mostrato nella figura in basso. Credito:Università di Osaka
"Il comportamento che abbiamo rilevato può essere paragonato a una coppia di pattinatori che eseguono una rotazione:uno di loro rappresenta un protone e l'altro rappresenta un neutrone, " Spiega l'autore dello studio Hooi Jin Ong. "Se un terzo pattinatore (un altro protone) si avvicina alla velocità corretta e raccoglie il neutrone, viaggiano insieme in una direzione e l'effetto del loro allontanamento fa sì che il protone originale viaggi nella direzione opposta. Rilevare e analizzare un tale evento porta a informazioni sulla struttura nucleare".
"I nostri dati, acquisita sulla linea del fascio GRAF presso l'impianto di ciclotrone di Osaka, sono i primi a dimostrare questo comportamento al trasferimento di grande quantità di moto, ", afferma il primo autore dello studio Satoru Terashima. "Speriamo che i nostri risultati siano utili non solo ai fisici nucleari, ma anche ai ricercatori che lavorano in diversi campi, in particolare l'astrofisica."
Ci si aspetta che migliorando la nostra comprensione di come l'accoppiamento di neutroni e protoni influenzi la struttura nucleare, vale a dire i livelli di energia e il numero magico (il numero di protoni e neutroni che fornisce ai nuclei una stabilità notevolmente maggiore rispetto ad altre combinazioni) porteranno a una migliore comprensione delle strutture interne delle stelle di neutroni e di altri corpi celesti.
