Raios laser decodificam segredos de estrelas de nêutrons por meio de núcleos “espelho”
Cientistas utilizaram
medições precisas com laser para quantificar os raios nucleares de isótopos de
silício, com o objetivo de aprimorar teorias nucleares e nossa compreensão da
matéria presente nas estrelas de nêutrons.
As medições a laser permitiram
que os pesquisadores refinassem as medições do raio nuclear de isótopos de
silício, aumentando nossa compreensão teórica de estrelas de nêutrons e matéria
nuclear densa. Crédito: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser
Essas descobertas têm uma
importância significativa tanto para a física nuclear quanto para a
astrofísica, oferecendo novos insights sobre a estrutura de objetos cósmicos
densos.
Mudanças nos Isótopos e
Medições do Raio Nuclear
Adicionar ou remover nêutrons de
um núcleo atômico provoca alterações em seu tamanho, o que, por sua vez, causa
pequenas variações nos níveis de energia dos elétrons do átomo, conhecidas como
mudanças de isótopos. Os cientistas podem usar medições precisas dessas
variações de energia para determinar o raio do núcleo de um isótopo.
Neste estudo, os cientistas
realizaram medições assistidas por laser dos raios nucleares dos isótopos
estáveis de silício: silício-28, silício-29 e silício-30. Eles também mediram o
raio do núcleo do silício-32, que é instável e possui 14 prótons e 18 nêutrons.
Os pesquisadores compararam o raio do núcleo de silício-32 com o de seu núcleo
“espelho”, o argônio-32, que possui 18 prótons e 14 nêutrons. Essa comparação
ajudou a estabelecer limites em variáveis que descrevem a física de objetos
astrofísicos, como as estrelas de nêutrons. Os resultados representam um passo
importante no desenvolvimento da teoria nuclear, que estuda os núcleos e seus
componentes.
As diferenças de raios de carga em núcleos espelho, que têm números opostos de prótons e nêutrons, podem ajudar a restringir parâmetros para a equação de estado da matéria nuclear, que descreve as propriedades de objetos astrofísicos, como estrelas de nêutrons. Crédito: Ronald Garcia/Dean Lee
Desafios e Progressos na Teoria
Nuclear
Apesar dos avanços na teoria
nuclear, os cientistas ainda enfrentam desafios para entender completamente os
núcleos. Por exemplo, não foi possível conectar a descrição do tamanho nuclear
com a teoria subjacente da forte força nuclear. Além disso, não está claro se
as teorias nucleares que descrevem núcleos atômicos finitos podem oferecer uma
descrição confiável da matéria nuclear, que é formada por prótons e nêutrons
interagindo. A matéria nuclear inclui situações extremas, como as encontradas
em estrelas de nêutrons. Medições precisas dos raios de carga – o raio dos
núcleos atômicos – ajudam a resolver essas questões em aberto.
Técnicas de Precisão na
Medição de Isótopos
Os pesquisadores usaram medições
de espectroscopia a laser para analisar as mudanças nos isótopos atômicos e
determinar o raio nuclear de diferentes isótopos de silício na instalação BEam
COoler e LAser spectroscopy (BECOLA) do Facility for Rare Isotope Beams (FRIB)
na Universidade Estadual de Michigan. As medições foram realizadas para os
isótopos estáveis de silício-28, silício-29 e silício-30, além do isótopo
instável silício-32.
Implicações para a Teoria
Nuclear e Astrofísica
Os resultados fornecem um
importante referencial para o desenvolvimento da teoria nuclear. A diferença
nos raios de carga entre o núcleo de silício-32 e seu núcleo espelho,
argônio-32, foi utilizada para restringir parâmetros necessários à descrição
das propriedades da matéria densa de nêutrons dentro das estrelas de nêutrons.
Os resultados obtidos estão de acordo com as restrições derivadas de
observações de ondas gravitacionais e outras observações complementares.
Fonte: scitechdaily.com
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