Scienziati del RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science e collaboratori hanno dimostrato che eliminare un singolo protone da un nucleo di fluoro, trasformandolo in un isotopo di ossigeno ricco di neutroni, può avere un effetto importante sullo stato del nucleo. Questo lavoro potrebbe aiutare a spiegare un fenomeno noto come anomalia dell'ala gocciolante di neutroni di ossigeno.

L'ala gocciolante di neutroni è un punto in cui l'aggiunta di un singolo neutrone a un nucleo farà gocciolare immediatamente un neutrone, e questo pone un limite a quanto può essere ricco di neutroni un nucleo. Questo è importante per comprendere ambienti ricchi di neutroni come le supernovae e le stelle di neutroni, poiché i nuclei dell'ala gocciolante subiranno spesso decadimento beta, dove un protone si trasforma in neutrone, guidandolo sulla tavola periodica.

Quello che è stato capito male è perché l'ala gocciolante per l'ossigeno, con 8 protoni, è 16 neutroni, mentre quello del fluoro, con un solo protone in più, è 22 neutroni, un numero molto maggiore. Per cercare di capire perché, il gruppo di ricerca ha utilizzato la RI Beam Factory, gestito da RIKEN e dall'Università di Tokyo, per creare un nucleo esotico, fluoro 25, che ha 9 protoni e 16 neutroni. I 16 neutroni e 8 dei protoni formano un guscio completo, rendendolo un nucleo "doppiamente magico" particolarmente stabile, e l'unico protone in più, noto come "protone di valenza", esiste al di fuori di quel nucleo. Il raggio è stato poi fatto scontrare con un bersaglio per mettere fuori combattimento il protone, lasciando ossigeno 24, e lo spettrometro SHARAQ è stato utilizzato per analizzare il nucleo risultante.

I ricercatori hanno analizzato quello che è noto come il "fattore spettroscopico, ' che viene utilizzato per misurare gli effetti delle interazioni tra nucleoni in un nucleo su singole particelle.

La saggezza convenzionale sarebbe che l'eliminazione dei protoni lascerebbe il nucleo, l'ossigeno 24, nello stato di energia più basso chiamato stato fondamentale. Però, l'esperimento ha scoperto che questo non era vero, e che l'ossigeno 24 al centro dell'isotopo del fluoro esisteva principalmente in stati eccitati molto diversi dall'ossigeno 24 stesso.

Secondo Tsz Leung Tang, l'autore principale dello studio, pubblicato in Lettere di revisione fisica , "Questo è un risultato piuttosto entusiasmante, e ci dice che l'aggiunta di un singolo protone di valenza a un nucleo centrale, in questo caso doppiamente magico, può avere un effetto significativo sullo stato del nucleo. I calcoli hanno mostrato che le interazioni note, compresi gli effetti della forza tensoriale, erano insufficienti per spiegare questo risultato. Abbiamo in programma di condurre ulteriori esperimenti per determinare il meccanismo responsabile dell'estensione dell'ala gocciolante nel fluoro".