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Núcleo atômico em forma de abóbora libera mais energia de prótons que o previsto

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Um núcleo atômico em formato achatado, parecido com "uma abóbora", foi criado por físicos finlandeses, com o objetivo de entender melhor como prótons e nêutrons se unem. O elemento era um isótopo de lutécio e durou apenas alguns nanossegundos antes de decair em outro elemento, através da liberação de um próton, com energia maior que o previsto pelos modelos.

O lutécio é parte do conjunto de 15 elementos conhecidos como Terras Raras e aparece em sua forma natural como um metal prateado. Seu número atômico é 71 — possui 71 prótons e 71 nêutrons em seu núcleo.

Um de seus isótopos (variação do átomo com um número diferente de nêutrons no núcleo) conhecidos é o lutécio-151, que decai e libera um próton no seu estado fundamental (o nível mais baixo de energia que os elétrons de um átomo podem ter, e também sua configuração mais estável).

Descobrir esse isótopo foi de grande interesse científico, porque a emissão de prótons é rara e permite “espiar” como as partículas se organizam no núcleo de um átomo. Na verdade, o lutécio-151 foi o primeiro isótopo observado a emitir prótons enquanto decaía em seu estado fundamental estável.

Esse decaimento foi observado na década de 1980, mas agora os cientistas queriam ver algo semelhante em outros tipos de arranjo atômico. O lutécio continua um ótimo objeto de estudo, graças à sua curta meia-vida, ou seja, decaimento rápido que pode ser acompanhado pelos instrumentos científicos.

Impressão artística mostra o decaimento de um núcleo de lutécio-149 e emissão de um próton (Imagem: Reprodução/Universidade de Jyväskylä)
Impressão artística mostra o decaimento de um núcleo de lutécio-149 e emissão de um próton (Imagem: Reprodução/Universidade de Jyväskylä)

Assim, Kalle Auranen, pesquisador de pós-doutorado em física na Universidade de Jyväskylä, liderou o novo estudo no qual um novo isótopo de lutécio foi criado artificialmente — o lutécio-149. Esse elemento tem a meia-vida mais curta em relação a qualquer outro elemento radioativo emissor de prótons.

De acordo com o estudo, publicado na Physical Review Letters, o lutécio-149 perde metade de sua radioatividade e decai em outros elementos em meros 450 nanossegundos. A equipe observou 14 eventos de decaimento no detector e os prótons emitidos tinham uma energia de cerca de 1,9 MeV.

Essa medição significa que o lutécio-149 tem a maior energia de decaimento de prótons no estado fundamental já medida. A equipe comparou os resultados com as previsões de vários modelos que preveem as massas do estado fundamental dos núcleos, e descobriu que a energia de decaimento de prótons pode ter sido subestimada pelos teóricos.

Por fim, os pesquisadores observaram uma distorção oblata extrema do núcleo do lutécio-149, isto é, ele pareceu achatado como uma abóbora. A equipe considera que esse fenômeno poderia ser mais estudado observando os raios gama emitidos pelos núcleos, embora isso pareça muito desafiador. Eles também sugerem a criação e estudo do lutécio-148, que pode ter uma vida útil mais longa do que o lutécio-149.

Fonte: Canaltech

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