Medições de um Átomo “Duplamente Mágico” Revelam uma Descoberta Inesperada

Crédito: Pixabay

Uma experiência inovadora que esmaga átomos de chumbo especiais com partículas de alta velocidade revelou uma reviravolta inesperada na física nuclear.

Os físicos da Universidade de Surrey esperavam que o chumbo-208 (208Pb) tivesse um núcleo perfeitamente esférico. Em vez disso, as suas descobertas revelaram uma forma ligeiramente achatada, desafiando suposições de longa data sobre a estrutura atómica.

Um puzzle no coração da física nuclear

O 208Pb é considerado “duplamente mágico” porque tem 82 protões e 126 neutrões – ambos números mágicos, onde os nucleões formam conchas completas. Esta estabilidade torna-o o isótopo estável mais pesado conhecido e uma referência fundamental para a física nuclear.

Uma forma esferoidal oblata. (AugPi/Wikimedia Commons, CC BY-SA 3.0)

Dada a sua estabilidade, os cientistas assumiram que o seu núcleo seria uma esfera perfeita. No entanto, utilizando o espetrómetro de raios gama GRETINA do Laboratório Nacional de Argonne, os investigadores encontraram provas de uma deformação subtil.

“Combinámos quatro medições separadas utilizando o equipamento mais sensível disponível, o que nos permitiu fazer esta observação desafiante”, disse Mark Henderson, coautor do estudo. “O que descobrimos foi surpreendente – o chumbo-208 não é esférico, o que contradiz a teoria nuclear”.

Para investigar a sua forma, os investigadores bombardearam núcleos de 208Pb com partículas que viajavam a 10% da velocidade da luz – cerca de 30.000 quilómetros por segundo (19.000 milhas por segundo). Estas colisões excitaram o núcleo, permitindo aos cientistas analisar os seus estados quânticos e determinar a sua geometria.

Os resultados revelaram que o 208Pb tem uma forma ligeiramente oblata, o que significa que está subtilmente comprimido em vez de perfeitamente redondo. Dada a extensão com que este isótopo tem sido estudado, esta descoberta é simultaneamente surpreendente e estimulante.

Repensar os Núcleos Atómicos

Esta descoberta sugere que os núcleos atómicos podem comportar-se de formas mais complexas do que se pensava anteriormente. Os cientistas estão agora a explorar possíveis explicações, incluindo vibrações irregulares quando o núcleo é excitado.

“Estas experiências desafiam a nossa compreensão da estrutura nuclear”, disse Paul Stevenson, um físico nuclear da Universidade de Surrey. “Estamos a aperfeiçoar as nossas teorias para determinar se estas deformações inesperadas resultam de vibrações nucleares ou de outro fator oculto”.

Superfícies de energia para o momento angular projetado em três estados de energia quântica. (Henderson et al., Phys. Rev. Lett., 2025)

Esta descoberta não só reformula a nossa compreensão do 208Pb como também abre novas vias para o estudo dos elementos pesados e da estabilidade nuclear.

Leia o Artigo Original: Science Alert

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