I fisici ottengono un primo sguardo all'elusivo isotopo azoto-9.

I ricercatori potrebbero aver appena individuato per la prima volta l'elusivo e effimero nucleo di azoto-9.

Con sette protoni e due neutroni, il nucleo atomico sbilanciato di azoto-9 spinge ai limiti ciò che può essere considerato un nucleo. Tuttavia, segni della sua esistenza sembrano essere nascosti nei dati datati di esperimenti che cercavano un diverso nucleo insolito, riportano i ricercatori in un articolo pubblicato il 27 ottobre sulla rivista Scientific Reports.

Se ulteriori studi confermeranno la sua rilevazione, l'azoto-9 sarà il primo nucleo scoperto con cinque protoni in più rispetto a quelli che può contenere stabilmente - fino ad ora, il limite era di quattro.

"Quali sono i limiti dell'esistenza dei nuclei?" chiede il fisico nucleare Andreas Heinz dell'Università di Tecnologia di Chalmers a Gothenburg, Svezia, che non è stato coinvolto nello studio. Questo è ciò che gli autori dello studio e i fisici in generale stanno cercando di capire, dice lui.

I protoni e i neutroni, le particelle subatomiche che compongono i nuclei atomici, sono fondamentalmente uniti dalla forte forza nucleare. Tuttavia, la forza non può unire nuclei che hanno rapporti di protoni e neutroni selvaggiamente sbilanciati. Troppi di uno dei due tipi di particelle, specialmente i protoni, che si respingono a causa della loro carica positiva, e il secchio nucleare inizia a traboccare.

Oltre questa soglia, che i fisici chiamano "linea di gocciolamento", i nuclei non riescono a mantenere insieme completamente le loro particelle.

"La gente parla della linea di gocciolamento come qualcosa come la fine dell'esistenza dei nuclei," dice Marek Płoszajczak, un fisico nucleare al Grand Accélérateur National d'Ions Lourds a Caen, Francia, che non ha partecipato allo studio.

Ma i nuclei esistono oltre la linea di gocciolamento, anche se solo per un breve periodo (un battito d'occhio così breve che più di questi momenti ci stanno in un secondo rispetto ai secondi che ci stanno nell'età dell'universo). Anche se Heinz nota che questa è una definizione in qualche modo arbitraria basata principalmente solo su uno studio precedente.

Gli scienziati che cercano nuclei oltre la linea di gocciolamento stanno testando questa definizione. "Siamo interessati a quanto lontano si può arrivare prima che queste cose non possano più essere considerate nuovi nuclei," dice lo scienziato nucleare Robert Charity dell'Università di Washington a St. Louis.

Trovare un nucleo così lontano oltre la linea di gocciolamento come l'azoto-9 - con cinque protoni in più - è stato sorprendente anche per il team di Charity. Fino ad ora, gli scienziati avevano trovato solo isotopi fino a quattro protoni oltre la linea di gocciolamento.

Gli atomi di un determinato elemento hanno un numero fisso di protoni. Ma il numero di neutroni può variare, creando ciò che sono noti come isotopi di quell'elemento. Charity e i suoi colleghi stavano cercando un isotopo di ossigeno, ossigeno-11, facendo scontrare fasci ad alta potenza di nuclei di ossigeno-13 con bersagli di berillio e misurando i prodotti di decadimento dei nuclei a breve durata prodotti dalla collisione.

La scoperta della possibile esistenza dell'azoto-9 è stata fatta dopo anni dall'esperimento, quando Charity ha notato nei dati i prodotti di decadimento che sembravano essere provenuti dai nuclei di azoto-9. I suoi colleghi teorici hanno successivamente confermato che i prodotti di decadimento potrebbero essere realmente derivati dall'isotopo. Questo isotopo dura circa 10-21 secondi, o circa 10 volte più a lungo del tempo minimo richiesto per essere considerato un nucleo, dice Charity.

La forza delle prove a favore dell'azoto-9 è al limite di ciò che gli scienziati considererebbero una scoperta. Ma il team ha "prove solide" a favore dell'azoto-9, dice Heinz. "Per me, sembra molto convincente." E, dice, la scoperta potrebbe tranquillizzare e entusiasmare gli sperimentatori alla ricerca di altri isotopi oltre la linea di gocciolamento.

Per i teorici? Płoszajczak dice che i nuovi risultati dovrebbero spingerli a migliorare i loro modelli di nuclei oltre la linea di gocciolamento, che sono ancora piuttosto limitati. "Questi esperimenti mostrano che la vita del nucleo si estende molto oltre la linea di gocciolamento," dice lui.

Per quanto riguarda l'azoto-9, l'esperimento ha anticipato e superato la teoria. Ma teorie migliori potrebbero rendere possibile iniziare a cercare nuclei instabili apposta, cosa che a sua volta faciliterà la verifica delle teorie. Quando succederà, "inizieremo ad avere una sorta di discussione - un dialogo con la natura," dice Płoszajczak. "Allora, penso che tutto il campo esploderà. Siamo solo all'inizio."

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