Han salido los primeros resultados cient\u00edficos originales de los experimentos hechos en S\u00e3o Paulo con una m\u00e1quina que est\u00e1 revelando un poco m\u00e1s del comportamiento de part\u00edculas at\u00f3micas llamadas n\u00facleos ex\u00f3ticos, dotados de m\u00e1s protones o neutrones que los n\u00facleos estables de los mismos elementos qu\u00edmicos. En el equipamiento conocido como Ribras, la sigla en ingl\u00e9s de Haz de Iones Radioactivos, instalado hace dos a\u00f1os en el Instituto de F\u00edsica de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP), n\u00facleos ex\u00f3ticos del elemento qu\u00edmico helio \u2013\u00a0o helio 6 \u2013\u00a0chocaron con un objeto fijo, formado por una pel\u00edcula de aluminio puro.<\/p>\n
Los f\u00edsicos verificaron que la probabilidad de que ese n\u00facleo ex\u00f3tico de helio se partiera, despu\u00e9s de chocar con los n\u00facleos de aluminio, es solamente de 10% a 20% mayor que la de otras part\u00edculas que no presentan una nube poco densa formada por dos neutrones que giran al rededor del centro \u2013\u00a0el halo, t\u00edpico del helio 6.<\/p>\n
De esas colisiones, que duran menos de una mil millon\u00e9sima parte de un segundo, surgen las informaciones que ayudan a entender m\u00e1s profundamente las reacciones que originaron los elementos qu\u00edmicos hace alrdedor de 14 mil millones de a\u00f1os, en la formaci\u00f3n del Universo, y las que a\u00fan hoy ocurren en el interior de estrellas como el Sol, de las cuales resultan la luz y el calor para la Tierra. Se puede tambi\u00e9n conocer mejor los l\u00edmites de las fuerzas que act\u00faan entre las part\u00edculas elementales de la materia.<\/p>\n
Grandullones En los \u00faltimos a\u00f1os, en aceleradores de part\u00edculas de Francia, de B\u00e9lgica o de Estados Unidos, los f\u00edsicos estudian c\u00f3mo los neutrones del halo pueden tener influjo en la colisi\u00f3n con otros n\u00facleos. En eses experimentos, el helio 6 choca con n\u00facleos dotados de una masa mucho mayor que la del aluminio 27, como el uranio 238 y el plomo 208. En esos casos, seg\u00fan Alinka L\u00e9pine-Szily, investigadora del Instituto de F\u00edsica de la USP, el intenso campo el\u00e9ctrico de los n\u00facleos m\u00e1s pesados repele al helio 6, ya que los dos n\u00facleos presentan carga positiva, y el helio 6 se deshace a\u00fan antes de la colisi\u00f3n nuclear.<\/p>\n En 2001 y 2002, Alinka integr\u00f3 el equipo que prepar\u00f3 y analiz\u00f3 algunos de esos experimentos, realizados en el acelerador del Centro de Investigaci\u00f3n de Ciclotr\u00f3n en Louvain-la-Neuve, en B\u00e9lgica. Esos trabajos mostraron que los n\u00facleos ex\u00f3ticos, a pesar de ser refugio de las part\u00edculas extras y que se rompen f\u00e1cilmente durante la colisi\u00f3n, se funden con otros n\u00facleos del mismo modo que los n\u00facleos normales. Detallada en un art\u00edculo publicado en octubre del 2004 en la revista Nature<\/em>, esta conclusi\u00f3n contrari\u00f3 no s\u00f3lo la intuici\u00f3n sino tambi\u00e9n los modelos te\u00f3ricos, seg\u00fan los cuales los n\u00facleos ex\u00f3ticos ser\u00edan donadores naturales de protones o neutrones.<\/p>\n De regreso a Brasil, Alinka plane\u00f3 otro tipo de experimento con los otros dos investigadores del Ribras, Rubens Lichtenthaler Filho y Valdir Guimar\u00e3es, y con un f\u00edsico nuclear experimental, Paulo Silveira Gomes, de la Universidad Federal Fluminense (UFF). Escogiendo como objetivo para el helio 6 un n\u00facleo at\u00f3mico mucho m\u00e1s liviano, el aluminio 27, cuyo n\u00facleo est\u00e1 formado por 13 protones y 14 neutrones, consiguieron reducir la barrera coulombiana, definida como potencial el\u00e9ctrico repulsivo entre los n\u00facleos en colisi\u00f3n, que hace que los n\u00facleos se rompan antes de la colisi\u00f3n nuclear.<\/p>\n “Esos fueron los primeros experimentos de colisiones de n\u00facleos ex\u00f3ticos con objetivos ligeros en bajas energ\u00edas, pr\u00f3ximas de la barrera coulombiana”, dice Alinka. “Quer\u00edamos descubrir cual es la probabilidad de que el helio 6 se rompa al chocar con un objeto con un campo electromagn\u00e9tico mucho m\u00e1s tenue.” Era una forma de hacer el n\u00facleo ex\u00f3tico llegar intacto cerca del objetivo a punto de ser atra\u00eddo por una de las fuerzas elementales, la interacci\u00f3n nuclear fuerte, que mantiene las part\u00edculas pr\u00f3ximas entre s\u00ed.<\/p>\n Durante una semana, en diciembre de 2004, los f\u00edsicos de la USP, en colaboraci\u00f3n con el grupo de Gomes, trabajaron d\u00eda y noche en esos experimentos. Creaban haces de iones (part\u00edculas el\u00e9ctricamente cargadas) en el octavo piso de la torre que abriga el acelerador de part\u00edculas de la USP, el Pelletron, inaugurado en 1972. Los haces son acelerados, bajan a la superficie y son desviados hacia varios equipamientos \u2013\u00a0uno de ellos es el Ribras, con 7 metros de largura.<\/p>\n De cada un mill\u00f3n de n\u00facleos de helio 6, s\u00f3lo aproximadamente un n\u00facleo segu\u00eda exactamente en direcci\u00f3n del objetivo, venc\u00eda la barrera coulombiana y choca con el n\u00facleo de aluminio. En consecuencia del choque, podr\u00eda fragmentarse, a veces perdiendo los dos neutrones m\u00e1s alejados del coraz\u00f3n del n\u00facleo, que podr\u00edan \u2013\u00a0o no \u2013\u00a0ser incorporados por el objetivo. Otra posibilidad ser\u00eda que, despu\u00e9s de la colisi\u00f3n, se desviase como si nada hubiese sucedido, como una bola de billar golpeando otra.<\/p>\n Los f\u00edsicos verificaron entonces que la probabilidad de que el helio 6 se rompa es mayor que la de otras part\u00edculas normales, cuyo comportamiento ya hab\u00eda sido caracterizado por medio de experimentos hechos por otros grupos de investigaci\u00f3n en los \u00faltimos a\u00f1os. Esos resultados ser\u00e1n anunciados en marzo en un congreso internacional sobre fusi\u00f3n nuclear y constituyen la materia prima de la tesis de doctorado de una de las alumnas de Alinka, Elisangela Benjamin, presentada a fines de enero.<\/p>\n Compensaci\u00f3n “Ser\u00eda b\u00e1rbaro si hubiese un incremento en la fusi\u00f3n cuando usamos n\u00facleos ex\u00f3ticos”, dice Hussein. Si la fusi\u00f3n aumentase, los n\u00facleos ex\u00f3ticos podr\u00edan ser vistos como donantes de neutrones y protones \u2013\u00a0algo que facilitar\u00eda no s\u00f3lo la investigaci\u00f3n sino tambi\u00e9n las aplicaciones de la f\u00edsica para diagn\u00f3sticos y tratamientos m\u00e9dicos. En un art\u00edculo de 111 p\u00e1ginas publicado este mes en la revista Physics Reports, Hussein y otros dos f\u00edsicos te\u00f3ricos de la Universidad Federal de R\u00edo de Janeiro (UFRJ), Felipe Canto y Raul Donangelo, adem\u00e1s de Gomes, de la UFF, plantean la teor\u00eda que ayuda a explicar resultados experimentales obtenidos en los aceleradores de part\u00edculas de B\u00e9lgica, Francia, Estados Unidos, Jap\u00f3n, Italia y Brasil.\u00a0En esos aparatos se busca reproducir las reacciones que originaron el Universo y los propios seres humanos.<\/p>\n Aproximadamente el 80% de nuestro cuerpo est\u00e1 constituido por agua, formada por dos \u00e1tomos de hidr\u00f3geno y uno de ox\u00edgeno \u2013\u00a0todos bastante antiguos. El n\u00facleo de hidr\u00f3geno, con apenas un prot\u00f3n, se form\u00f3 minutos despu\u00e9s del Big Bang, la explosi\u00f3n que habr\u00eda originado el Universo, hace 14 mil millones de a\u00f1os. En tanto, los \u00e1tomos de hidr\u00f3geno \u2013\u00a0un electr\u00f3n girando alrededor de un prot\u00f3n \u2013\u00a0se constituyeron 400 mil a\u00f1os despu\u00e9s.<\/p>\n Y s\u00f3lo mil millones de a\u00f1os m\u00e1s tarde, a medida que el Universo se enfriaba y se expand\u00eda, comenzaron a formarse \u2013\u00a0en el interior de las estrellas, como resultado de la fusi\u00f3n de elementos qu\u00edmicos m\u00e1s ligeros \u2013\u00a0el ox\u00edgeno, que constituye el 61% de la masa del organismo humano, el carbono, que responde por el 23%, y todos los otros elementos qu\u00edmicos m\u00e1s pesados, como el nitr\u00f3geno, calcio, f\u00f3sforo y ferro. Inicialmente sueltos en el espacio, poco a poco se unieron en nubes que se pusieron tan densas al punto de originar planetas como la Tierra y sus formas de vida.<\/p>\n A\u00fan hoy en d\u00eda se forman hidr\u00f3geno y helio en el Sol, el ox\u00edgeno y el carbono en las estrellas mayores, del tipo nova, y elementos qu\u00edmicos a\u00fan m\u00e1s pesados, como el sodio, el uranio y el plomo, en las explosiones de supernovas, con una masa miles de veces mayor que la del Sol. Equipamientos como el Ribras funcionan como si fuesen una estrella del tipo nova, al formar n\u00facleos ricos en protones y neutrones de medio porte.<\/p>\n Adem\u00e1s del helio 6, los f\u00edsicos de la USP ya produjeron n\u00facleos de litio 8, con un neutr\u00f3n m\u00e1s que el litio normal, de berilio 7, con dos neutrones menos, y de boro 8, con dos neutrones menos que el boro normal. Lanz\u00e1ndolos contra \u00e1tomos estables y m\u00e1s imponentes \u2013\u00a0como el vanadio 51, reproduciendo experimentos ya realzados por otros grupos, y ahora con el aluminio 27, como no hab\u00eda sido hecho \u2013, descubren como los n\u00facleos ex\u00f3ticos se pueden romper.<\/p>\n Otros experimentos de este tipo tal vez demoren un poco. Aunque sea nuevo y se equipare a otros equipamientos avanzados en el exterior, el Ribras depende del Pelletron, un acelerador de part\u00edculas que requiere constante mantenimiento. Y ya no es muy f\u00e1cil encontrar piezas de repuesto, que dependen de la importaci\u00f3n, informa Valdir Guimar\u00e3es mientras muestra la sala de comandos del acelerador, formada por una mezcla de equipamientos t\u00edpicos de los a\u00f1os 1970, al lado de otros, m\u00e1s recientes. Inmediatamente despu\u00e9s de los experimentos con el helio 6 el Ribras par\u00f3 de funcionar porque una pieza del Pelletron se rompi\u00f3. Los f\u00edsicos creen que la pieza ser\u00e1 cambiada y el Pelletron y todos los otros equipamientos que \u00e9l atiende volver\u00e1n a lo normal ya en el primer semestre de este a\u00f1o.<\/p>\n El Proyecto
\n<\/strong>Algunas especies de n\u00facleos ex\u00f3ticos son mucho mayores que los n\u00facleos con el mismo n\u00famero de part\u00edculas. Es el caso del helio 6, formado por dos protones (part\u00edculas con carga el\u00e9ctrica positiva) y cuatro neutrones (sin carga el\u00e9ctrica) \u2013\u00a0dos neutrones m\u00e1s que el helio 4. Son esos dos neutrones extras que forman el halo, una especie de anillo con un di\u00e1metro igual al del n\u00facleo del plomo 208, con 82 protones y 126 neutrones.<\/p>\n
\n<\/strong>Fue el f\u00edsico te\u00f3rico Mahir Saleh Hussein, tambi\u00e9n del Instituto de F\u00edsica de la USP, quien concluy\u00f3 que el helio 6, debido a los dos neutrones del halo, que no se rompe tan f\u00e1cilmente, presenta una chance de fragmentarse de 10% a 20% mayor que los n\u00facleos normales. Sin embargo, los n\u00facleos de helio 6 tambi\u00e9n se preservan porque son grandullones. La fragilidad y el gigantismo act\u00faan inversamente, una caracter\u00edstica compensando la otra, por causa del Principio de Heisenberg, una de las leyes b\u00e1sicas de la mec\u00e1nica cu\u00e1ntica, el \u00e1rea de la f\u00edsica que trata de explicar el comportamiento muchas veces aparentemente sin reglas de las part\u00edculas at\u00f3micas. “Debido al Principio de Heisenberg”, dice Hussein, “las part\u00edculas d\u00e9bilmente ligadas ocupan \u00e1reas mayores en el espacio”. Seg\u00fan \u00e9l, ese mecanismo de compensaci\u00f3n ayuda a preservar la integridad del n\u00facleo.<\/p>\n
\n<\/strong>Estudio de n\u00facleos ex\u00f3ticos con haces radioactivos producidos en el Laboratorio Pelletron-Linac del IF\/USP
\nModalidad
\n<\/em><\/strong>Proyecto Tem\u00e1tico – Programa N\u00facleos de Excelencia (Pronex)
\nCoordinadora
\n<\/em><\/strong>Alinka L\u00e9pine-Szily – IF\/USP
\nInversi\u00f3n
\n<\/strong><\/em>R$ 585,000.00 reales (FAPESP y CNPq)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Experimentos en el acelerador de la USP revelan el comportamiento de los n\u00facleos ex\u00f3ticos","protected":false},"author":17,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[181],"tags":[],"coauthors":[5968],"class_list":["post-80484","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-ciencia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/80484","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/17"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=80484"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/80484\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=80484"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=80484"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=80484"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=80484"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}