Ampliación de la frontera de los núcleos superpesados
Descubierto un nuevo isótopo del seaborgio
Un equipo internacional de investigación dirigido por el GSI/FAIR, la Universidad Johannes Gutenberg de Maguncia (JGU) y el Instituto Helmholtz de Maguncia (HIM) ha logrado producir un nuevo isótopo de seaborgio. En el experimento realizado en las instalaciones del acelerador GSI/FAIR se pudieron detectar 22 núcleos de seaborgio-257. Los resultados se publicaron en la revista Physical Review Letters y se destacaron como "Sugerencia del Editor".
Con la última incorporación, ya se conocen 14 isótopos del elemento superpesado artificial seaborgio (número atómico 106). Para la producción de seaborgio-257, un intenso haz de cromo-52 procedente del acelerador lineal UNILAC del GSI/FAIR impactó sobre blancos de plomo-206 de alta calidad. Utilizando el sistema de detección de alta eficacia del separador de retroceso lleno de gas TASCA (TransActinide Separator and Chemistry Apparatus), se detectaron 22 desintegraciones de núcleos de seaborgio-257 en total: 21 eventos de fisión y una desintegración alfa. La vida media del nuevo isótopo, situado justo al lado de la brecha de neutrones mejorada en 152, es de 12,6 milisegundos.
"Nuestros descubrimientos sobre el seaborgio-257 proporcionan pistas interesantes sobre el impacto de los efectos de la envoltura en las propiedades de fisión de los núcleos superpesados. Como consecuencia, es posible que el siguiente isótopo más ligero y aún desconocido, el seaborgio-256, fisione en un intervalo de tiempo muy corto, de entre un nanosegundo y seis microsegundos", afirma el Dr. Pavol Mosat, primer autor de la publicación del departamento de investigación de química de elementos superpesados (SHE Chemistry) del GSI/FAIR.
El límite superior de este intervalo de semidesintegración previsto está cerca o incluso por debajo de las capacidades experimentales actuales, a menos que exista el llamado estado K-isomérico. Tales estados excitados, estabilizados por efectos cuánticos, presentan tiempos de vida de fisión más largos y abren una puerta indirecta a los núcleos de vida corta. Recientemente, el descubrimiento del rutherfordium-252 de 60 ns a través de su estado isomérico K de vida más larga ha supuesto un avance significativo hacia la frontera de la estabilidad. La exploración de la frontera isotópica para el elemento seaborgio es una continuación natural de estos experimentos, cartografiando la costa de la isla de estabilidad de los núcleos superpesados.
Hasta ahora no se había observado ningún estado isomérico K en los isótopos de seaborgio. En el presente experimento, sin embargo, el equipo de investigación también irradió un blanco de plomo-208 y observó pruebas contundentes de la presencia de un estado isomérico K en el seaborgio-259. "Nuestros resultados sobre un estado isomérico K en el seaborgio-259 abren una puerta para explorar el fenómeno del isómero K en otros isótopos de seaborgio y para permitir la síntesis del isótopo de vida corta seaborgio-256, si también existe un estado isomérico K de vida larga en este núcleo", afirma el Dr. Khuyagbaatar Jadambaa, líder del programa experimental correspondiente del GSI/FAIR.
"El presente trabajo es un gran ejemplo de los esfuerzos de colaboración de diferentes departamentos del GSI/FAIR -además de Química SHE, participaron los departamentos de Electrónica de Experimentos y Laboratorio de Blancos- con nuestros institutos asociados internacionales", afirma el profesor Christoph E. Düllmann, jefe del departamento de Química SHE del GSI/FAIR, catedrático de la JGU y director del HIM. "La exploración ulterior de la estabilidad y las propiedades de los núcleos superpesados conjuntamente con nuestros socios nacionales e internacionales seguirá siendo un área de investigación importante para nuestro equipo de investigación."
Además del GSI/FAIR, la JGU y el HIM, también colaboran en el experimento la Universidad de Jyväskylä (Finlandia), el Centro de Investigación Científica Avanzada de la Agencia Japonesa de Energía Atómica (Japón) y el Instituto Indio de Tecnología de Roorkee (India).
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Publicación original
P. Mosat, J. Khuyagbaatar, J. Ballof, R. A. Cantemir, D. Dietzel, Ch. E. Düllmann, K. Hermainski, F. P. Heßberger, E. Jäger, B. Kindler, J. Krier, N. Kurz, B. Lommel, S. Löchner, M. Maiti, T. K. Sato, B. Schausten, J. Uusitalo, P. Wieczorek, A. Yakushev; "Probing the Shell Effects on Fission: The New Superheavy Nucleus 257Sg"; Physical Review Letters, Volume 134, 2025-6-11
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