En un avance fascinante, científicos del FRIB midieron con precisión la masa del aluminio-22, un isótopo raro. Este descubrimiento llega a la «línea de goteo de protones», un límite clave en el mundo nuclear. Allí, los núcleos pierden estabilidad, y los protones adicionales no logran mantenerse unidos, siendo expulsados rápidamente.

Este límite desafía nuestra comprensión de cómo funcionan los núcleos atómicos. Cerca de la línea de goteo, ocurren fenómenos exóticos como los «halos nucleares». Estos son núcleos densos rodeados de protones o neutrones débilmente unidos que parecen flotar como un halo. Estudiar casos como el del aluminio-22 es crucial para entender qué tan firmes son los enlaces dentro de un núcleo al acercarse a estos extremos.

Desde mayo de 2022, FRIB ha producido más de 270 haces de isótopos raros para experimentos. Este lugar es único, ya que genera isótopos que no se encuentran en otras instalaciones. Estas mediciones permiten a los científicos poner a prueba teorías nucleares, especialmente con casos exóticos como los halos nucleares, que retan los modelos existentes.

El equipo del FRIB usó el aluminio-22 para analizar cuánta energía se necesita para desprender su protón más externo. Un halo de protones solo se forma si ese último protón está unido muy débilmente. Los resultados confirmaron que este es el caso del aluminio-22, lo que lo convierte en un ejemplo fascinante de núcleo con características de halo.

Para lograr esta medición, los investigadores emplearon técnicas de alta precisión. Primero, generaron un haz de aluminio-22 con el separador avanzado de isótopos raros de FRIB. Este dispositivo produce, separa e identifica los isótopos a velocidades relativistas. Luego, el haz fue detenido con un bloqueador de gas criogénico avanzado, reduciendo su energía para facilitar su análisis.

El siguiente paso fue enviar el haz a la trampa de iones LEBIT. Allí, los iones se almacenaron utilizando campos eléctricos y magnéticos, lo que permitió medir su masa con increíble precisión. Para ello, aplicaron una técnica innovadora llamada resonancia ciclotrónica de imágenes de fase (PI-ICR). Esta tecnología logró una precisión de más de 20 partes por mil millones, a pesar de que el aluminio-22 solo vive 91 milisegundos antes de descomponerse.

Este avance muestra el potencial del FRIB al combinar herramientas avanzadas como ACGS y LEBIT. En el futuro, el FRIB ofrecerá haces con una intensidad 100 veces mayor, permitiendo explorar regiones aún más extremas del paisaje nuclear.

Los resultados no solo amplían el conocimiento sobre los núcleos inestables, sino que también abren la puerta a nuevas investigaciones. La capacidad del FRIB para estudiar isótopos raros es clave para avanzar en el entendimiento de los límites de la materia nuclear. Con cada descubrimiento, nos acercamos más a desentrañar los secretos del universo atómico.

Fuente: Sci Tech Daily