FRIB encuentra cinco nuevos isótopos en fragmentos de platino – Mundo Física

Al hacer colisionar iones pesados, físicos estadounidenses han creado cinco isótopos nucleares nunca antes vistos. Dirigido por Oleg Tarasova En la Universidad Estatal de Michigan, el equipo identificó los núcleos en los restos producidos por la fragmentación del platino-198.

Los físicos conocen cerca de 300 isótopos naturales, de los cuales alrededor de 250 son estables. Los investigadores también han creado alrededor de 3000 isótopos de vida corta en laboratorios como la Instalación para Haces de Isótopos Raros (FRIB), que es un instituto basado en aceleradores de la Universidad Estatal de Michigan.

Los isótopos de vida corta también ocurren naturalmente en eventos astrofísicos violentos como las supernovas y las fusiones de estrellas de neutrones. En estos eventos, se cree que algunos de estos isótopos están involucrados en el rápido proceso de captura de neutrones (proceso r), que produce elementos pesados ​​como el oro.

Pequeña fracción

"El número de isótopos naturales es una pequeña fracción de los isótopos posibles y una pequeña fracción del número que existen en entornos astrofísicos extremos con reacciones nucleares activas", explica Tarasov. “Una pregunta fundamental es: ¿qué combinaciones de protones y neutrones pueden formar un núcleo atómico o un isótopo raro?”.

Responder a esta pregunta es uno de los objetivos del FRIB, que crea isótopos al estrellar haces de iones pesados ​​contra objetivos con energías de hasta 200 MeV. Gracias al último aumento en la potencia del haz, la instalación ahora está preparada para brindar un acceso sin precedentes a isótopos pesados ​​y ricos en neutrones en regiones aún inexploradas del mapa nuclear.

Para el equipo de Tarasov, una región de particular interés contiene isótopos ligeramente más ligeros que el plomo-208. Hasta ahora, estos núcleos han resultado difíciles de estudiar debido a los bajos rendimientos de producción en los experimentos, combinados con la dificultad para distinguir entre diferentes núcleos.

Fragmentación de proyectiles

Con FRIB, “se pueden producir isótopos pesados ​​con muchos más neutrones que protones mediante la fragmentación de proyectiles, donde un haz pesado y estable, como un isótopo natural de platino, se estrella contra un objetivo de carbono a la mitad de la velocidad de la luz”, explica Tarasov.

Para encontrar nuevos isótopos, los investigadores se enfrentaron a una doble tarea: clasificar los restos de fragmentación según los diferentes isótopos que contienen e identificar sin ambigüedades cada isótopo. Estos desafíos se superaron utilizando el Separador Avanzado de Isótopos Raros (ARIS) en el FRIB.

En total, el experimento de fragmentación del equipo produjo cinco isótopos diferentes de los elementos tulio, iterbio y lutecio, que nunca antes se habían observado.

"La identificación exitosa de estos isótopos muestra las capacidades de alta resolución del separador de fragmentos ARIS y su potencial para futuros descubrimientos en la región Z alta de la tabla periódica, especialmente a medida que aumenta la intensidad del haz", dice Tarasov.

El equipo confía en que sus resultados sean sólo el comienzo de una nueva y apasionante era para los experimentos de fragmentación. "Esto se logró menos de un año después de que comenzaran las operaciones del FRIB y promete un gran potencial científico al realizar mediciones similares con fragmentación de plomo y uranio", continúa Tarasov.

En futuros experimentos, Tarasov y sus colegas intentarán producir núcleos que contengan 126 neutrones. Se trata de un “número mágico” y se espera que estos núcleos sean más estables que sus vecinos en el mapa nuclear. Esto los convierte en un objetivo importante para los astrofísicos en sus estudios del proceso r. Por lo tanto, futuras investigaciones podrían ayudarnos a comprender mejor los orígenes de aproximadamente la mitad de todos los elementos del universo más pesados ​​que el hierro.

La investigación se describe en Physical Review Letters.

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• Fuente: https://physicsworld.com/a/frib-finds-five-new-isotopes-in-platinum-fragments/