Acredita-se que a colisão de estrelas de nêutrons crie metais preciosos, como ouro e platina. As características dessas estrelas permanecem um mistério, mas a solução pode ser encontrada no núcleo atômico de chumbo, um dos menores blocos de construção da Terra. Provou ser um desafio desvendar os segredos da força vital que controla o interior das estrelas de nêutrons no núcleo do átomo.
Um novo estudo da Universidade Chalmers de Tecnologia, Suécia, pode oferecer as respostas. Usando um modelo de computador, o estudo apresenta um avanço no cálculo do núcleo atômico do elemento pesado e estável chumbo.
O modelo, desenvolvido com colegas na América do Norte e na Inglaterra, agora mostra o caminho a seguir. Ele permite previsões de alta precisão de propriedades para o isótopo* chumbo-208 e sua chamada 'pele de nêutrons'.
Mesmo que o tamanho de uma estrela de nêutrons seja muitos quilômetros maior do que um núcleo atômico, suas propriedades são geralmente regidas pela mesma física. O denominador comum é a força vital que une prótons e nêutrons entre si em um núcleo atômico. Uma estrela de nêutrons também é impedida de entrar em colapso pela mesma força. Apesar de ser um componente fundamental no cosmos, a força vital é difícil de explicar em modelos de computador, especialmente quando se trata de núcleos atômicos pesados e ricos em nêutrons, como o chumbo. Como resultado, os cálculos complexos dos pesquisadores os deixaram lutando com muitos problemas não resolvidos.
Para entender como a força forte funciona em matéria rica em nêutrons, os cientistas precisam de comparações significativas entre teoria e experimento, observações feitas em laboratórios e com telescópios e simulações teóricas confiáveis.
Andreas Ekström, Professor Associado do Departamento de Física da Chalmers e um dos principais autores do artigo, disse: “Nosso avanço significa que conseguimos realizar esses cálculos para o elemento-chumbo estável mais pesado.”
Os pesquisadores fundiram teorias com dados pré-existentes de estudos experimentais para criar um novo modelo computacional. Depois disso, um método estatístico usado anteriormente para simular a possível disseminação do coronavírus foi combinado com cálculos complexos.
Agora é possível avaliar várias hipóteses de força forte usando o novo modelo para chumbo. Previsões para vários núcleos atômicos, do mais fraco ao mais pesado, também podem ser feitas usando o modelo.
Os 126 nêutrons que compõem um núcleo atômico criam a cobertura externa do átomo, ou pele. As propriedades da força vital estão relacionadas com a espessura da pele. A compreensão do funcionamento da força vital, tanto em núcleos atômicos quanto em estrelas de nêutrons, pode ser melhorada antecipando-se a espessura da pele de nêutrons.
O líder da pesquisa, Christian Forssén, professor do Departamento de Física da Chalmers, disse: “Prevemos que a pele de nêutrons seja surpreendentemente fina, o que pode fornecer novos insights sobre a força entre os nêutrons. Um aspecto inovador do nosso modelo é que ele fornece previsões e pode avaliar as margens teóricas de erro. Isso é crucial para poder fazer progressos científicos.”
“A descoberta pode levar a modelos mais precisos de, por exemplo, estrelas de nêutrons e aumentar o conhecimento de como elas são formadas.”
“O objetivo para nós é entender melhor como a força forte se comporta em estrelas de nêutrons e núcleos atômicos. Leva a pesquisa um passo mais perto de entender como, por exemplo, ouro e outros elementos podem ser criados em estrelas de nêutrons – e no final das contas, trata-se de entender o universo.”
Jornal de referência:
- Hu, B., Jiang, W., Miyagi, T. et ai. Previsões ab initio ligam a pele de nêutrons de 208Pb às forças nucleares. Nat. Física. 18, 1196-1200 (2022). DOI: 10.1038/s41567-022-01715-8
