Los físicos tienen su primera visión de la escurridiza isótopo nitrógeno-9.

Los investigadores podrían haber avistado por primera vez el elusivo y efímero núcleo de nitrógeno-9.

Con siete protones y dos neutrones, el desequilibrado núcleo atómico de nitrógeno-9 desafía los límites de lo que puede considerarse un núcleo en absoluto. Sin embargo, los investigadores informan que indicios de su existencia parecen estar acechando en datos de experimentos realizados hace años en busca de otro núcleo inusual, según se informa en la revista Physical Review Letters del 27 de octubre.

Si los estudios posteriores pueden confirmar la detección, el nitrógeno-9 será el primer núcleo avistado con cinco protones más de los que puede contener de manera estable, hasta ahora el límite era de cuatro.

"¿Cuáles son los límites de la existencia nuclear?" pregunta el físico nuclear Andreas Heinz de la Universidad de Tecnología de Chalmers en Gotemburgo, Suecia, quien no estuvo involucrado en el estudio. Eso es lo que los autores del estudio y los físicos en general están tratando de comprender, dice.

Los protones y neutrones, las partículas subatómicas que componen los núcleos atómicos, están básicamente unidos por la fuerte fuerza nuclear (SN: 13/9/22). Pero la fuerza no puede unir núcleos que tienen relaciones desequilibradas de protones y neutrones. Demasiadas partículas de cualquiera de los dos, especialmente protones, que se repelen entre sí debido a su carga positiva, y el "balde" nuclear comienza a desbordarse.

Más allá de este punto de desbordamiento, que los físicos llaman la "delgada línea", los núcleos no pueden unir completamente sus partículas.

"La gente habla sobre la delgada línea como si fuera el fin de la existencia de los núcleos", dice Marek Płoszajczak, un físico nuclear del Gran Acelerador Nacional de Iones Pesados en Caen, Francia, que no estuvo involucrado en el estudio.

Pero los núcleos existen más allá de la delgada línea, aunque efímeramente (SN: 15/11/21). Para calificar como un núcleo, un puñado de protones y neutrones necesitan estar juntos durante unos 10-22 segundos, un destello tan breve que en un segundo caben más de estos momentos que segundos en la edad del universo. Aunque Heinz señala que es una definición algo arbitraria basada principalmente en un solo estudio anterior.

Los científicos que buscan núcleos más allá de la delgada línea están poniendo a prueba esa definición. "Estamos interesados en qué tanto puedes llegar antes de que ya no puedas considerar estas cosas como nuevos núcleos", dice el científico nuclear Robert Charity de la Universidad de Washington en San Luis.

Encontrar un núcleo tan lejos de la delgada línea como el nitrógeno-9, cinco protones más allá, fue sorprendente incluso para el equipo de Charity. Hasta ahora, los científicos solo habían encontrado isótopos hasta cuatro protones más allá de la delgada línea.

Los átomos de cualquier elemento dado tienen un número fijo de protones. Pero el número de neutrones puede variar, creando lo que se conocen como isótopos de ese elemento (SN: 14/9/23). Charity y sus colegas habían estado buscando un isótopo de oxígeno, el oxígeno-11, al chocar haces de oxígeno-13 con blancos de berilio y medir los productos de descomposición de los núcleos de vida corta producidos en la colisión.

Años después del experimento, Charity dice que notó productos de descomposición en los datos que parecían haberse desintegrado de los núcleos de nitrógeno-9. Sus colegas teóricos confirmaron más tarde que los productos de descomposición realmente podrían haber provenido del isótopo. Dura aproximadamente 10-21 segundos, o aproximadamente 10 veces más que el límite mínimo, dice Charity.

La fuerza estadística de la evidencia del nitrógeno-9 cae justo en el umbral de lo que los científicos considerarían un descubrimiento. Pero el equipo realmente tiene "evidencia sólida" para el nitrógeno-9, dice Heinz. "Para mí, esto suena realmente convincente". Y, dice, el posible descubrimiento debería ser una noticia tranquilizadora para los experimentales que buscan otros isótopos más allá de la delgada línea.

¿Y los teóricos? Płoszajczak dice que el nuevo resultado debería darles un "empujón" para mejorar sus modelos de núcleos más allá de la delgada línea, que todavía son bastante limitados. "Estos experimentos muestran que la vida del núcleo se extiende mucho más allá de la delgada línea".

Cuando se trata de nitrógeno-9, el experimento supera a la teoría. Pero mejores teorías podrían hacer posible comenzar a buscar núcleos más allá de la delgada línea a propósito, lo que, a su vez, facilitaría verificar las teorías. Cuando eso suceda, "comenzaremos a tener una especie de discusión, un diálogo con la naturaleza", dice Płoszajczak. "Entonces, creo que todo el campo explotará. Así que estamos apenas comenzando".

Este artículo fue apoyado por lectores como tú. Invierte en un periodismo científico de calidad donando hoy.