El núcleo atómico podría parecer algo bien explorado en una era en la que los científicos centran sus esfuerzos en comprender mejor la mecánica cuántica y las interacciones entre las partículas subatómicas que protagonizan esta ciencia, como los quarks o los gluones. Sin embargo quizás tengamos aún mucho que aprender sobre cómo se organizan en este núcleo los protones y neutrones que lo estructuran.
Nuevas pistas. Un nuevo estudio, liderado por investigadores del PTB (Physikalisch-Technische Bundesanstalt) alemán y del Instituto Max Planck para la Física Nuclear (MPIK), ha revelado la existencia de pequeñas “deformaciones” en el núcleo de los átomos. Este hallazgo indica la posible existencia de una “fuerza atómica oscura” que rige interacciones entre neutrones y electrones dentro del átomo.
De la materia oscura a la “fuerza oscura”. En 2020, un equipo del MIT (Massachusetts Institute of Technology) observó algo extraño al comparar distintos isótopos del iterbio, el elemento número 70. El equipo examinaba cambios en la resonancia electrónica entre isótopos del elemento (distintas versiones de un elemento que difieren entre sí en el número de neutrones) y se topó con unos resultados que no eran los esperados.
Aquel experimento pudo haberse tratado de la primera vez que alguien se cruzaba con un fenómeno aún inexplicado al que algunos denominan “fuerza atómica oscura”. Esto quiere decir, básicamente, que nos encontramos ante una interacción entre partículas (en este caso neutrones y electrones) aún inexplorada.
Una fuerza en este sentido análoga a la más estudiada “materia oscura”, la cual solo interactúa con la materia convencional a través de la gravedad. Según explica el equipo responsable del nuevo estudio, existe la posibilidad de que existan también “fuerzas oscuras” que rijan interacciones entre materia oscura y materia convencional. De la misma forma, existe la posibilidad de que estas fuerzas también afecten a la materia dentro de los mismos átomos.
Midiendo las deformaciones. Encontrar estas hipotéticas interacciones no es fácil. Para lograr encontrar su rastro, el equipo responsable del nuevo estudio el equipo midió las frecuencias en la transición atómica y los ratios de masa isotópica entre los distintos isótopos del iterbio.
Cada uno de los dos laboratorios que lideraron esta investigación analizó estos cambios empleando una metodología distinta, pero en ambos casos estas mediciones implicaban medidas mucho más precisas que las realizadas en experimentos anteriores. El equipo logró así confirmar la existencia de una anomalía en las observaciones.
Los detalles del experimento y de sus resultados fueron publicados en un artículo en la revista Physical Review Letters.
De la práctica a la teoría. En su artículo, el equipo trataba de fundamentar teóricamente la anomalía observada en los experimentos fruto de la colaboración con investigadores de la Universidad Técnica de Darmstadt y otras instituciones.
Estos datos, explican, permitieron asimismo extraer información directa sobre la deformación del núcleo en los distintos isótopos del iterbio. Esta forma de “mirar dentro” de los átomos podía ayudarnos a adquirir una perspectiva totalmente nueva en el análisis de los núcleos atómicos pesados y en la “materia rica en neutrones”.
Esta línea de investigación podría por ejemplo ayudarnos comprender mejor la física de las estrellas de neutrones, pero también establecer nuevas vías de colaboración en la búsqueda de la tan ansiada “nueva física”, añaden.
Imagen | MPIK / PTB / Brookhaven National Laboratory
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La noticia Tenemos nuevas pruebas de que existe una "fuerza atómica oscura" capaz de "deformar" en núcleo de los átomos fue publicada originalmente en Xataka por Pablo Martínez-Juarez .
☞ El artículo completo original de Pablo Martínez-Juarez lo puedes ver aquí
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