Observan un nuevo tipo de desintegración en núcleos atómicos ricos en protones

Un experimento liderado por las investigadoras Sonja Orrigo y Berta Rubio, del Grupo de Espectroscopia Gamma de l\’Institut de Física Corpuscular IFIC (centro de la Universitat de València y el CSIC) ha observado un modo de desintegración exótico en la desintegración beta del 56Zn. Los resultados, realizados por una colaboración internacional en el laboratorio Ganil (Francia), se han publicado en ‘Physical Review Letters’.

La desintegración beta es uno de los tipos más habituales de desintegración radiactiva, y permite al núcleo transformar un neutrón en un protón o un protón en un neutrón cuando hay demasiada abundancia de alguno de ellos.

Este núcleo 56Zn está muy alejado del llamado “valle de estabilidad”, donde se ubican los núcleos que son estables y existen en la Naturaleza.

Una de las cuestiones básicas para la Física nuclear es entender la estructura del núcleo atómico, es decir, cómo protones y neutrones se mantienen unidos permitiendo la formación del núcleo. Esto, que se conoce bien en los núcleos estables que dan lugar a los elementos que vemos en la Naturaleza, no es tan conocido en los llamados núcleos exóticos, elementos que se crean en el laboratorio y están lejos de la estabilidad, desintegrándose casi inmediatamente.

En la desintegración beta de núcleos ricos en protones, a menudo el núcleo pierde energía emitiendo protones, porque la interacción fuerte domina sobre la electromagnética (emisión de rayos gammas). El núcleo final puede quedar a su vez en un estado excitado y emitir un rayo gamma. Es decir, el proceso es: beta-protón-gamma. Sin embargo, las investigadoras del IFIC han observado ahora el proceso inverso, midiendo en la desintegración beta del 56Zn la secuencia beta-gamma-protón, donde primero se emite un rayo gamma y después un protón. Este inusual modo de desintegración sólo había sido observado recientemente en el núcleo mucho más ligero argón 32 (32Ar).

Según las investigadoras del IFIC “esta extraña forma de desintegración es muy interesante porque nos ayuda a entender la estructura del núcleo”. Pero además, esta medida tiene un gran impacto porque afecta a la forma tradicional de medir estos procesos de desintegración en núcleos exóticos ricos en protones. Según Sonja Orrigo, esta medida será fundamental para futuros experimentos que se realicen con núcleos exóticos aún más pesados, como los que se llevarán a cabo en el laboratorio japonés de física nuclear RIKEN, liderados también por el grupo de investigación del IFIC.

El experimento se llevó a cabo en el laboratorio GANIL (Francia), en el marco de una colaboración internacional que incluye investigadores del Grupo de Espectroscopía Gamma del IFIC, RCNP-Osaka, Instituto de Física Nuclear de Bordeaux Gradignan, Universidad de Surrey y Universidad de Estambul, entre otros.