en el National Superconducting Cyclotron Laboratory la colisión entre un haz y un blanco (en naranja)genera berilio-16 el cual inmediatamente se desintegra por emisión de dineutrones.El resultante berilio-14 es desviado por un imán (rojo) hacia un adecuado detector(marrón)mientras el par de neutrones es medido en el MoNA(Modular Neutron Array) en (verde).Crédito.T. Baumann/Michigan State Univ.
Un núcleo de solo neutrones se considera físicamente imposible, pero los investigadores han visto una pareja de neutrones de corta duración como producto de la desintegración nuclear. El llamado dineutrón había sido indirectamente observado en el interior de núcleos ricos en neutrones, pero la nueva evidencia experimental publicada en Physical Review Letters (ver aquí) confirma que los pares de neutrones pueden existir fuera del núcleo, aunque por un tiempo muy corto. La investigación adicional del dineutrón podría dar una idea de la física nuclear de las estrellas de neutrones y las supernovas.
Las fuerzas que mantienen juntos a los protones y neutrones en un núcleo no se entienden completamente. Formas exóticas de la materia, tales como dineutrones y diprotones,ofrecen a los investigadores la posibilidad de llevar sus modelos a los extremos y ver lo bien que se sostienen. Ambos dineutrones y diprotones son casi estable, por lo que los investigadores han buscado breves apariciones de estos pares de partículas en las reacciones nucleares durante varias décadas.La mayoría de estas búsquedas han buscado diprotones debido a que los núcleos ricos en neutrones son más difíciles de hacer, y los neutrones son más difíciles de detectar. Los resultados han sido ambiguos, en parte debido a que la carga eléctrica sobre el protón complica el análisis de datos.
Experimentos recientes con los isótopos ricos en neutrones helio-6 y helio-8 han dado indicios de que los neutrones de "valencia" que orbitan la parte exterior del corazón central del núcleo se aparean como un dineutrón [ ver aquí ]. Sin embargo, la generación de dineutrones como productos de la desintegración fuera de un núcleo sería una manera mucho más directa para su estudio. Los investigadores han buscado dineutrones en las desintegraciones de dos neutrones de núcleos ricos en neutrones, como el hidrógeno-5 y helio-10 Pero estos núcleos generalmente generan sucesivas desintegraciones de un neutrón seguido por otro, en lugar de un par combinado.
"Por lo general, si un núcleo puede emitir un solo neutrón, entonces, sólo hará eso", explica Artemis Spyrou de la Universidad Estatal de Michigan (MSU) en East Lansing. Ella y sus colegas han resuelto este problema mediante la identificación de un núcleo, el berilio-16, En el cual la desintegración de dos neutrones se favorece. La desintegración de un solo neutron es poco probable debido a que el núcleo resultante, el berilio- 15, Es aún más inestable que el berilio-16 con respecto a la emisión de neutrones.
No hay un camino directo para generar berilio- 16 desde cualquier núcleo estable, por lo que el equipo optó por un núcleo inestable, boro- 17, Que podría actuar como una intermediaria "piedra angular". Trabajando en el National Superconducting Cyclotron Laboratory en la MSU, ellos aislaron el boro- 17 de otros productos que resultan de las colisiones entre un haz de neón de alta energía y un blanco de berilio-9. Se dirige entonces este haz secundario de boro a otro blanco de berilio-9 . Las colisiones resultantes ocasionalmente golpean un protón fuera de un núcleo de boro, produciéndo berilio- 16 ricos en neutrones .
El berilio- 16 se desintegra en aproximadamente 10-21 segundos en el berilio- 14 y dos neutrones, y los tres productos de desintegración tuvieron que ser medidos. La detección y la identificación de berilio- 14 no era difícil, pero identificar los dos neutrones era más difícil, porque los neutrones simples ocasionalmente generaban dos destellos en la matriz de detectores. Para asegurarse de que estaban viendo dos neutrones, el equipo de Spyrou rechazó cualquier par de flashes que se produjeran con una separación menor a 50 centímetros uno del otro.
Para los eventos seleccionados, los investigadores midieron las energías y los ángulos de dispersión para el berilio- 14 y los dos neutrones. Los investigadores compararon los datos con simulaciones por ordenador para tres escenarios posibles. El primero fué dos consecutivos neutrones simples desintegrándose. El segundo era tres cuerpos desintegrándose, en la que los dos neutrones se emiten al mismo tiempo, pero sin ninguna correlación espacial entre sí. El escenario final involucró a dos neutrones agrupados juntos como un dineutrón, el cual se desintegra en unos 10-22 segundos. El que mejor correspondía con los datos fué el modelo de la desintegración del dineutrón.
"Este es un experimento realmente bueno", dice Bertram Blank del Centro de Estudios Nucleares de Burdeos-Gradignan (CENBG), Francia. Él cree que el dineutrón es una forma práctica de describir los datos, pero el estado real de los neutrones puede ser más complejo. Witold Nazarewicz de la Universidad de Tennessee en Knoxville cree que este es un hallazgo experimental importante, ya que es compatible con otro trabajo que sugiere que la pareja de neutrones se asemeja a la forma en que los electrones forman pareja en los superconductores. A medida que más datos se recogan sobre los dineutrones, Nazarewicz espera que se pueda ganar visión dentro de otros cuerpos ricos en neutrones, tales como las estrellas de neutrones y los flujos ricos en neutrones de las supernovas, donde se sintetizan los núcleos pesados.
fuente de la información:
http://physics.aps.org/articles/v5/30
