Científicos finalmente detectaron oxígeno-28. Su inestabilidad los sorprendió.
Un “número mágico” de la física quizá no sea tan mágico después de todo.
Utilizando un potente acelerador de partículas, los investigadores han detectado por primera vez una variante esquiva del oxígeno. Se predijo que el isótopo oxígeno-28 sería estable gracias a sus ocho protones y 20 neutrones, números "mágicos" asociados con una estabilidad adicional en los núcleos atómicos. Pero las primeras observaciones del oxígeno-28, publicadas en la revista Nature del 31 de agosto, revelan que es más efímero que duradero: sus núcleos se desmoronan después de aproximadamente un zeptosegundo (o 0,0000000000000000000001 segundos).
El hallazgo "fue una gran sorpresa", afirma el físico Rituparna Kanungo de la Universidad de Saint Mary en Halifax, Canadá, que no participó en el estudio. "Tenemos varias teorías de vanguardia que intentaron predecir y explicar cómo debería ser el oxígeno-28", dice Kanungo, pero "ninguna de ellas es capaz de explicar [las observaciones]".
Los núcleos atómicos están formados por protones y neutrones, cada uno de los cuales se cree que ocupa sus propias “capas”: niveles de energía discretos que están separados por grandes brechas de energía. Los núcleos atómicos con capas exteriores completas están unidos de forma muy estrecha, lo que los hace muy estables. Los proyectiles se llenan cuando golpean dos, ocho, 20, 28, 50, 82 y 126 partículas subatómicas (SN: 9/10/13).
Los átomos de un elemento particular tienen un número determinado de protones pero pueden tener un número variable de neutrones. Por ejemplo, el aire que respiramos contiene el isótopo oxígeno-16, que tiene ocho protones y ocho neutrones. Esto lo hace “doblemente mágico” y extraordinariamente estable. Se esperaba que también el oxígeno-28, doblemente mágico con sus 20 neutrones y ocho protones, se mantuviera estable.
Encontrar el isótopo requirió una combinación de fuerza bruta y elegancia experimental. El físico Yosuke Kondo del Instituto de Tecnología de Tokio y sus colegas utilizaron un acelerador de partículas para aplastar átomos de calcio-48 contra un objetivo de berilio. Esto fragmentó los átomos de calcio-48 en isótopos más ligeros, incluido el flúor-29. Al lanzar el flúor-29 contra un objetivo de hidrógeno líquido se desprendió un solo protón, produciendo oxígeno-28.
Contrariamente a lo esperado, el oxígeno-28 se desmoronó casi de inmediato. Como un cubo lleno de demasiadas bolas, su núcleo sobrecargado se desbordó, desprendiéndose de cuatro neutrones y dejando oxígeno-24. Al detectar estos productos de descomposición simultáneamente, los científicos demostraron que habían producido oxígeno-28.
La sorprendente inestabilidad del oxígeno-28 sugiere que falta algo en las teorías actuales de los científicos sobre la fuerza nuclear fuerte, que une a los protones y neutrones en los núcleos atómicos. "Creo que esto probablemente desencadenará muchos desarrollos teóricos", dice Kanungo. "Esto apunta nuevamente a la difícil tarea de comprender completamente la fuerza más poderosa de la naturaleza".
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