Scienziati nucleari della Washington University di St. Louis hanno scoperto l'ossigeno-11 utilizzando l'array ad alta risoluzione presso il National Superconducting Cyclotron Laboratory. Credito:Michigan State University
I ricercatori della Washington University di St. Louis hanno scoperto e caratterizzato una nuova forma di ossigeno soprannominata "ossigeno piuma", la versione più leggera di sempre del familiare elemento chimico ossigeno, con solo tre neutroni ai suoi otto protoni.
L'ossigeno è uno degli elementi più abbondanti nel sistema solare, ma l'ossigeno-11 può essere prodotto solo in laboratorio. Decade subito dopo la sua creazione emettendo due protoni, e può essere osservato unicamente attraverso il rilevamento dei suoi prodotti di decadimento. Il decadimento a due protoni è il canale di decadimento nucleare scoperto più di recente.
"Ciò che è più interessante per la comunità della fisica nucleare, però, è che l'ossigeno-11 è lo specchio nucleare del litio-11, un isotopo pesante del litio molto ben studiato, "ha detto Tyler Webb, un dottorato di ricerca candidato in fisica in Arts &Sciences presso la Washington University, che lavora con Robert J. Charity, professore di chimica in Arts &Sciences, e Lee G. Sobotka, professore di chimica e di fisica. Webb è il primo autore di un nuovo articolo sulla scoperta in Lettere di revisione fisica .
Nella fisica nucleare, i nuclei si dicono specchi quando uno ha un certo numero di neutroni e protoni e l'altro ha una quantità inversa, come il rapporto 3:8 tra neutroni e protoni nell'ossigeno-11 rispetto al rapporto 8:3 nel litio-11.
L'ossigeno peso piuma può essere paragonato al suo specchio nucleare, un isotopo ben studiato del litio, ricercatori hanno detto. Credito:Washington University di St. Louis
"Quando si parla di nuclei specchio, ci aspettiamo che tenga una sorta di simmetria, " Webb ha detto. "Le proprietà di un nucleo e del suo specchio dovrebbero essere simili:gli stati quantistici dovrebbero essere approssimativamente vicini in termini di energia rispetto allo stato fondamentale del nucleo e le funzioni d'onda di quegli stati dovrebbero essere simili".
Questa simmetria può essere allungata o rotta, però. Gli scienziati possono confrontare la struttura effettiva dei nuclei specchio con la loro struttura prevista per saperne di più su questa importante simmetria dei nuclei atomici, la materia che compone la materia visibile dell'universo.
In questo caso, i ricercatori sono più entusiasti di confrontare il litio-11, che sanno ha due neutroni molto debolmente legati in un "alone" che orbita attorno al suo nucleo, all'ossigeno-11, che ha due protoni non legati.
I ricercatori della Washington University hanno messo insieme prove di ossigeno-11 in un esperimento condotto presso il National Superconducting Cyclotron Laboratory nel campus della Michigan State University. Il documento Physical Review Letters delinea sia l'esperimento che i calcoli di supporto condotti dai fisici nucleari teorici Witold "Witek" Nazarewicz e Simin Wang della Michigan State University. Alla collaborazione hanno partecipato anche ricercatori dell'Università del Connecticut e della Western Michigan University.
