Un equipo de investigación internacional, con la participación del investigador del Instituto de Física, Luis Armando Acosta Sánchez, ha realizado un descubrimiento que redefine nuestra comprensión de la estructura nuclear. Se trata del potasio 31, una variante exótica del potasio que posee 19 protones y 12 neutrones, superando el límite de estabilidad predicho por la teoría.
Este hallazgo, publicado en la revista Physical Review Letters, ha sido destacado como Research Highlightspor la revista Nature, por su impacto en la física nuclear. El potasio 31 desafía las teorías que establecen un límite específico de estabilidad para cada elemento, conocido como “línea de goteo”.
La línea de goteo representa el límite entre la unión de protones y neutrones en el núcleo de un átomo y la desintegración nuclear. Para el potasio, se predecía que este límite estaba en 19 protones y 8 neutrones. Sin embargo, el potasio 31, con sus 12 neutrones, supera este límite y demuestra que la estabilidad nuclear puede ser mayor de lo que se creía.
“Cuando vimos que puede existir este elemento, con un tiempo de vida de más de 5 billonésimas de segundo, pensamos que entonces no son tan ciertos los límites que había puesto la teoría para el pegamento del núcleo, que podemos ir más allá”, explicó Luis Acosta a Noticias IFUNAM.
Analizando lo Inexplorado
El descubrimiento del potasio 31 es el resultado de un largo proceso de investigación que comenzó en 200Luis Acosta, durante su tesis de doctorado en España, participó en un proyecto liderado por el investigador ruso Iván Mukha para medir el magnesio 1Este proyecto sentó las bases para la búsqueda de nuevas variantes exóticas de elementos, como el potasio 3
Para encontrar el potasio 31, los investigadores tuvieron que analizar cómo decaen las partículas cuando colisionan, utilizando un proceso similar al del Gran Colisionador de Hadrones. En un acelerador de partículas, se produce un haz de partículas de un cierto núcleo, se ionizan y aceleran hasta que colisionan con un blanco primario. Este choque genera nuevas partículas exóticas, que posteriormente colisionan con un blanco secundario.
“Les damos una carga y aplicamos un potencial de voltaje, cuando eso sucede se empiezan a mover y acelerar, luego con elementos ópticos las vamos dirigiendo”, explica Acosta. “Las aceleramos hasta una determinada energía, y las hacemos colisionar con un blanco primario para generar la fragmentación: en este caso, un haz de 36Ar, colisiona con un blanco primario de determinado material para fragmentarse y producir 31Ar el cual finalmente colisiona con un blanco de 9Be, para producir un coctel de diferentes especies de núcleos, entre los que se encuentra el 31K”.
Acosta compara la colisión con una máquina de pelotas de tenis apuntando a una pared delgada. Si las pelotas se lanzan con la suficiente energía, se romperán, generando pelotas más chicas (nuevos núcleos). Los nuevos productos que consigan atravesar la pared, se combinan con los componentes de ésta para formar núcleos inestables que existirán sólo por instantes breves de tiempo, lo suficiente para ser medidos.
“Las pelotas son las partículas que van a chocar una y otra vez en chorros de miles de millones de partículas, y de todos esos choques hay uno muy particular que encontramos, en el que se producen 3 protones y un núcleo de argón 28, que solo pudo haber venido del potasio 31, es un caso único”, explica Acosta.
Este descubrimiento abre nuevas perspectivas en la investigación de la física nuclear. El hallazgo del potasio 31 demuestra que aún queda mucho por descubrir sobre los límites de la estructura nuclear y que las teorías existentes deben ser revisadas.
Un Nuevo Camino hacia el Misterio
La revista Naturedestaca la importancia del descubrimiento, señalando que el isótopo de potasio sobrevive más de lo previsto por la teoría. Este hallazgo pone en entredicho las cotas de la física nuclear que establecen los límites de la línea de goteo para el potasio.
“Cuando descubres que este elemento tiene una vida de más de 5 billonésimas de segundo, cuando lo ves, dices ‘si éste puede existir, quiere decir que puedes aumentar el umbral y las aproximaciones que han hecho los teóricos”, afirma Acosta.
“Y si puede existir la variante exótica de 4 neutrones, puede existir el de 7 neutrones, y ese es el próximo experimento, lo que se va a proponer es buscar esos elementos que están en esta línea, que no existen, por ejemplo, dentro del potasio o el selenio, porque te empiezas a preguntar qué pasa más allá de séptimo”, concluyó el investigador.
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