Investigadores del Centro Nishina de Ciencia Basada en Aceleradores de RIKEN han presentado un hallazgo teórico que sugiere una revisión fundamental de la estructura de los núcleos atómicos pesados. El estudio propone que una proporción significativa de estos núcleos exhibe formas triaxiales, asemejándose a una almendra, en lugar de las configuraciones predominantemente elipsoidales, similares a balones de rugby, que han sido el paradigma estándar durante aproximadamente siete décadas.
Leyendas: Las ilustraciones de los átomos suelen representar el núcleo como una esfera redonda formada por neutrones y protones
El modelo canónico de estructura nuclear, establecido por Aage Bohr y Ben Mottelson en la década de 1950, postulaba que los núcleos pesados deformados se caracterizaban por una elongación a lo largo de un único eje principal. Esta nueva investigación, impulsada inicialmente por la duda planteada por Takaharu Otsuka, científico visitante en RIKEN, sugiere una arquitectura nuclear más compleja, donde una forma de almendra con secciones transversales ovales podría ser la configuración más natural.
Para validar esta perspectiva alternativa, Otsuka y su equipo emplearon la capacidad de cálculo del superordenador Fugaku. Mediante simulaciones teóricas exhaustivas, el equipo demostró que prácticamente todos los núcleos pesados deformados de naturaleza elipsoidal manifiestan estas formas triaxiales, lo que representa un cambio paradigmático en la comprensión de su arquitectura interna. La complejidad de los cálculos cuánticos necesarios para describir estas interacciones nucleares hizo crucial el uso de Fugaku, uno de los superordenadores más potentes del mundo.
Las repercusiones de este descubrimiento se extienden a la física nuclear teórica y experimental. La implicación más directa es que estos núcleos podrían tener la capacidad de rotar alrededor de dos ejes distintos, a diferencia de la restricción a la rotación sobre un único eje propuesta por el modelo anterior. Este entendimiento alterado impacta directamente en la modelización de la dinámica de rotación nuclear y en la estrategia para la caracterización de nuevos elementos superpesados creados en aceleradores de partículas.
El estudio, publicado en la revista Physical Review C, se espera que impulse futuras investigaciones sobre los núcleos exóticos. Además, los resultados teóricos muestran una notable coherencia con las predicciones derivadas del marco de simetría conocido como proxy-SU(3), reforzando la validez de enfoques teóricos más amplios en la clasificación de los estados de rotación y vibración. La confirmación de la forma triaxial podría también ayudar a explicar ciertas anomalías observadas en los espectros de energía de núcleos específicos que el modelo de Bohr-Mottelson no lograba describir completamente, abriendo nuevas avenidas para comprender la interacción fuerte.