Rutherfordio-252: La Scoperta che Rivoluziona la Nostra Comprensione della Stabilità Nucleare

Un team di ricercatori svela il nucleo superpesante con la vita più breve, aprendo nuove frontiere nella ricerca nucleare.

Scoperta del Rutherfordio-252 e la sua Importanza Nella Ricerca Nucleare

Un team di ricercatori ha recentemente identificato il rutherfordio-252, un nucleo superpesante che detiene il record per la vita più breve mai registrata. Questa scoperta rappresenta un significativo passo avanti nella comprensione dell’isola di stabilità, un concetto fondamentale nella ricerca sulla stabilità nucleare.

Il Gruppo di Ricerca e le Misurazioni Dettagliate

Il gruppo di ricerca, composto da esperti del GSI/FAIR, dell’Università Johannes Gutenberg di Magonza e dell’Istituto Helmholtz di Magonza, ha effettuato misurazioni dettagliate su questo nucleo. I risultati ottenuti sono stati pubblicati e hanno ricevuto il riconoscimento come “Suggerimento dell’Editore” nella prestigiosa rivista Physical Review Letters.

Stabilità Nucleare e Forze in Gioco

La stabilità dei nuclei atomici è garantita dalla forza nucleare forte, che tiene uniti protoni e neutroni. Tuttavia, la presenza di un numero elevato di protoni genera una forza repulsiva a causa della loro carica positiva, creando instabilità nei nuclei. Questa instabilità rappresenta una sfida considerevole nella sintesi di nuovi elementi superpesanti.

  • I nuclei con specifiche combinazioni di protoni e neutroni, noti come “numeri magici”, mostrano una stabilità superiore.
  • Teorie sviluppate negli anni ’60 hanno previsto l’esistenza di un’isola di stabilità all’interno del mare di nuclei superpesanti instabili.
  • Si potrebbero ottenere emivite notevolmente lunghe, avvicinandosi persino all’età della Terra.

Conferma del Concetto di Isola di Stabilità

Il concetto di isola di stabilità ha trovato conferma attraverso l’osservazione di emivite crescenti nei nuclei più pesanti man mano che ci si avvicina al numero magico di 184 neutroni. Tuttavia, rimangono ancora molte incognite riguardo alla posizione esatta di questo picco e alla sua altezza, che indica l’emivita massima prevista.

Estratto del grafico nucleare che mostra le proprietà di decadimento misurate di RF 252
Estratto del grafico nucleare che mostra le proprietà di decadimento misurate di Rf-252.
Khuyagbaatar Jadambaa

Il Passo Decisivo Verso la Mappatura dell’Isola di Stabilità

Il team di ricerca di GSI/FAIR ha fatto un passo decisivo verso la mappatura di questa isola, scoprendo il rutherfordio-252, il nucleo superpesante con la vita più breve conosciuta. Questa scoperta segna un’importante tappa nella comprensione della linea di costa dell’isola nei nuclei di rutherfordio (Rf, elemento 104).

La Complessità della Rilevazione di Nuclei Superpesanti

La rilevazione sperimentale di nuclei superpesanti è complessa, poiché la loro vita minima è dell’ordine di un milionesimo di secondo. Tuttavia, esistono stati eccitati che, grazie a effetti quantistici, possono presentare emivite più lunghe, offrendo opportunità di studio per nuclei a vita breve.

Metodologia di Ricerca e Risultati Ottenuti

Per testare queste teorie, il team ha cercato di identificare il nucleo Rf-252, fino ad allora sconosciuto. Utilizzando un potente fascio di titanio-50 generato dall’acceleratore UNILAC di GSI/FAIR, i ricercatori hanno fuso nuclei di titanio con nuclei di piombo su una pellicola bersaglio.

  • I prodotti di fusione sono stati separati nel Separatore e Apparato di Chimica Transattinide TASCA.
  • Successivamente, sono stati impiantati in un rivelatore di silicio dopo un tempo di volo di circa 0,6 microsecondi.

Identificazione e Decadimento del Rf-252

In totale, sono stati identificati 27 atomi di Rf-252, i quali decadono per fissione con un’emivita di 13 microsecondi. Grazie a un avanzato sistema di acquisizione dati digitali, sono stati registrati gli elettroni emessi dopo l’impianto dell’isomero Rf-252m e il loro decadimento allo stato fondamentale.

Implicazioni per la Ricerca Futura

I risultati ottenuti stabiliscono un nuovo standard per future indagini sui fenomeni legati a stati isomerici. Il professor Christoph E. Düllmann ha sottolineato l’importanza di questi risultati per la comprensione della stabilità di fissione invertita e sul confine isotopico nei nuclei più pesanti.

Prossime Campagne Sperimentali

Le prossime campagne sperimentali prevedono la misurazione di stati isomerici con stabilità di fissione invertita nel prossimo elemento più pesante, il seaborgio (Sg, elemento 106). Questi studi mirano a sintetizzare isotopi di Sg con vite inferiori a un microsecondo, contribuendo così a una mappatura più dettagliata del confine isotopico.

Questa scoperta apre nuove prospettive per la struttura internazionale FAIR, attualmente in fase di costruzione a Darmstadt, promettendo ulteriori progressi nella ricerca nucleare.

Dr. Khuyagbaatar Jadambaa e Dr. Pavol Mosat
Dr. Khuyagbaatar Jadambaa (a sinistra) e Dr. Pavol Mosat stanno preparando un esperimento.
J. Krier, GSI/FAIR

Fonti e Riferimenti dell'Articolo: