Uma descoberta por uma equipe de pesquisadores liderada por fa­sicos nucleares da UMass Lowell pode mudar a maneira como os a¡tomos são entendidos pelos cientistas e ajudar a explicar fena´menos extremos no espaço sideral.

A descoberta dos pesquisadores revelou que uma simetria que existe dentro do núcleo do a¡tomo não étão fundamental quanto os cientistas acreditavam. A descoberta lana§a luz sobre as forças que atuam dentro do núcleo dos a¡tomos, abrindo a porta para uma maior compreensão do universo. As descobertas foram publicadas hoje na Nature , uma das principais revistas cienta­ficas do mundo.

A descoberta foi feita quando a equipe liderada pela UMass Lowell estava trabalhando para determinar como os núcleos ata´micos são criados nas explosaµes de raios-X - explosaµes que acontecem nasuperfÍcie das estrelas de naªutrons, que são os remanescentes de estrelas massivas no final de sua vida.

"Estamos estudando o que acontece dentro dos núcleos desses a¡tomos para entender melhor esses fena´menos ca³smicos e, finalmente, responder a uma das maiores questões da ciência - como os elementos químicos são criados no universo", disse Andrew Rogers, assistente do UMass Lowell. professor de física, que chefia a equipe de pesquisa.

A pesquisa éapoiada por uma concessão do Departamento de Energia dos Estados Unidos a  UMass Lowell e foi conduzida no Laborata³rio Nacional de Supercondutores de Ciclotron (NSCL) da Michigan State University. No laboratório, os cientistas criam núcleos ata´micos exa³ticos para medir suas propriedades, a fim de entender seu papel como os blocos de construção da matéria, do cosmos e da própria vida.

Os a¡tomos são algumas das menores unidades de matéria. Cada a¡tomo inclui elanãtrons que orbitam em torno de um pequeno núcleo profundamente dentro de seu núcleo, que contanãm quase toda a sua massa e energia. Os núcleos ata´micos são compostos de duaspartículas quase idaªnticas: pra³tons carregados e naªutrons não carregados. O número de pra³tons em um núcleo determina a qual elemento o a¡tomo pertence na tabela peria³dica e, portanto, sua química. Os isãotopos de um elemento tem o mesmo número de pra³tons, mas um número diferente de naªutrons.

Na NSCL, os núcleos foram acelerados atéa velocidade da luz e se fragmentaram em fragmentos, criando o estra´ncio-73 - um isãotopo raro que não éencontrado naturalmente na Terra, mas pode existir por curtos períodos de tempo durante violentas explosaµes de raios-X termonucleares na Terra.superfÍcie das estrelas de naªutrons. Este isãotopo de estra´ncio contanãm 38 pra³tons e 35 naªutrons e vive apenas uma fração de segundo.

Aproximadamente a cada meia hora, os pesquisadores criaram um núcleo de estra´ncio-73, transportaram-no atravanãs do separador de isãotopos do NSCL e pararam o núcleo no centro de um complexo conjunto de detectores, onde puderam observar seu comportamento. Ao estudar o decaimento radioativo desses núcleos, os cientistas descobriram que o estra´ncio-73 se comportava totalmente diferente do bromo-73. A descoberta levanta novas questões sobre as forças nucleares, de acordo com Rogers.

"O estra´ncio-73 e o bromo-73 devem parecer idaªnticos em estrutura, mas surpreendentemente não achamos. As simetrias de sondagem existentes na natureza são uma ferramenta muito poderosa para os fa­sicos. Quando as simetrias se quebram, isso nos diz que hálgo errado em nosso entendimento, e precisamos dar uma olhada ", disse Rogers.

O que os cientistas viram desafiara¡ a teoria nuclear, de acordo com Daniel Hoff, pesquisador da UMass Lowell, principal autor do artigo publicado na Nature .

"Comparar os núcleos de estra´ncio-73 e bromo-73 foi como olhar no espelho e não se reconhecer. Depois que nos convencemos de que o que esta¡vamos vendo era real, ficamos muito animados", disse Hoff.

Juntamente com Rogers, um morador de Somerville, e Hoff de Medford, a equipe da UMass Lowell inclua­a membros do corpo docente do Departamento de Fa­sica, o professor assistente Peter Bender, o professor emanãrito CJ Lister e o ex-associado de pesquisa da UMass Lowell, Chris Morse. Os estudantes de pós-graduação em física Emery Doucet, de Mason, NH, e Sanjanee Waniganeththi, de Lowell, também contribua­ram para o projeto.

Como parte do estudo da equipe, os ca¡lculos teóricos de última geração foram realizados por Simin Wang, pesquisador associado no Estado de Michigan e dirigido por Witold Nazarewicz, John A. Hannah, professor de física da MSU e cientista-chefe da Universidade de Michigan. Instalação para Feixes Raros de Isãotopos (FRIB), que seráinaugurada no pra³ximo ano.

O trabalho dos pesquisadores "oferece idanãias únicas sobre a estrutura de isãotopos raros", disse Nazarewicz. "Mas ainda hámuito a ser feito. Novas instalações dispona­veis, como o FRIB da MSU, fornecera£o pistas que faltam para uma compreensão mais profunda do quebra-cabea§a da simetria do espelho. Estou feliz que as vigas exa³ticas fornecidas por nossas instalações, instrumentação única e teoria ca¡lculos poderiam contribuir para este trabalho magna­fico ".

Planos para mais experimentos já estãoem andamento, pois os pesquisadores procuram refinar e confirmar suas observações e estudar esses isãotopos.