Creato un nucleo atomico…

Creato un nucleo atomico che non dovrebbe esistere

L’interazione forte che tiene uniti protoni e neutroni nei nuclei atomici è la più intensa di tutte le forze. Ma ha anche dei limiti. Affinché i nuclei atomici siano stabili, devono contenere un numero simile di protoni e neutroni: se ce ne sono troppi di un tipo, il nucleo diventa instabile. Ciò riguarda in particolare i protoni, che si respingono a causa della loro carica positiva. Il limite al quale i nuclei atomici iniziano a sfaldarsi a causa di un eccesso di un componente nucleare è chiamato “linea di sgocciolamento”: i nucleoni in eccesso “sgocciolano” fuori dal nucleo.
Come i protoni e i neutroni di questi nuclei interagiscano tra loro nella zona grigia dell’esistenza e quanto grandi possano diventare queste collezioni esotiche è ancora un mistero. Ora un gruppo guidato da Robert J. Charity della Washington University a St. Louis ha scoperto il nucleo atomico più esotico finora esistente al di là della linea di sgocciolamento. Come riferisce sulle “Physical Review Letters”, il gruppo, ha trovato una forte evidenza negli esperimenti di collisione per la formazione di azoto-9 (9N), azoto con sette protoni e solo due neutroni. Finora si conoscevano solo nuclei con un massimo di quattro protoni in eccesso, come il carbonio-8 (8C) con sei protoni e due neutroni.
Il nucleo atomico appena scoperto si trova ancor più in una zona grigia dell’esistenza, il che solleva la questione di quando un nucleo atomico possa essere definito tale. Questo perché i componenti del nucleo in eccesso non sono legati, ma si trovano semplicemente in uno stato di risonanza comune. In 9N, più della metà delle particelle del nucleo sono in questo stato non legato. Solo due protoni e due neutroni formano un ammasso legato, che corrisponde a un nucleo di elio.
Nel loro esperimento, il gruppo di lavoro ha sparato il nucleo 13O (ossigeno-13), molto ricco di protoni, su una lamina di berillio e ha esaminato i prodotti di diffusione delle collisioni. Il gruppo di ricerca ha scoperto che le energie di decadimento erano coerenti con una rapida perdita di protoni da 9N; in particolare, i dati hanno mostrato che si è formato il già noto 8C, che si forma quando 9N perde il primo protone. Questo tipo di rilevamento, in cui vengono individuati nuclei atomici già noti che si formano quando un nucleo ancora sconosciuto decade, viene usato anche per scoprire elementi estremamente pesanti.
Già in precedenza c’erano state indicazioni sull’esistenza dell’esotico 9N. Tuttavia, l’esperimento attuale fornisce per la prima volta dati sufficienti per trarre le prime conclusioni sulle proprietà dello stato risonante. Questi nuclei atomici estremi contribuiranno a migliorare i modelli ancora molto incompleti dei nuclei atomici al di là della linea di sgocciolamento, e quindi a saperne di più sul misterioso comportamento delle particelle elementari in questi stati esotici e non legati.
di Lars Fisher/Spektrum der Wissenschaft
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