Descoberto novo núcleo atômico emissor de prótons

Nanotecnologia

Com informações da Universidade de Jyvaskyla – 05/06/2025

Decaimento por emissão de prótons

Físicos descobriram um átomo superpesado decaindo por emissão de prótons – o avanço anterior na área havia sido alcançado há mais de 30 anos, em 1996.

O decaimento radioativo de núcleos atômicos tem sido um dos pilares da física nuclear desde o início desta área de pesquisas, mas aqui o que está envolvido é um núcleo pesado decaindo por emissão de prótons, em que um único próton é ejetado para fora do núcleo – isso é bem diferente dos decaimentos radioativos alfa (emissão de um núcleo de hélio, 2 prótons + 2 nêutrons) e beta (um próton se transforma em nêutron ou vice-versa, com emissão de um elétron ou pósitron).

“A emissão de prótons é uma forma rara de decaimento radioativo, na qual o núcleo emite um próton para dar um passo em direção à estabilidade,” conta a pesquisadora Henna Kokkonen, da Universidade de Jyvaskyla, na Finlândia.

O experimento envolveu o estudo do núcleo do ástato, ou astatínio, o elemento químico de número atômico 85. Mais especificamente, os pesquisadores trabalharam com o isótopo mais leve conhecido desse elemento, o ¹⁸⁸At, composto por 85 prótons e 103 nêutrons.

Núcleos exóticos desse tipo são extremamente difíceis de estudar devido ao seu curto tempo de vida e baixas seções de choque de produção, sendo necessário a cada avanço desenvolver técnicas ainda mais precisas – a seção de choque é uma medida da probabilidade de uma determinada reação ocorrer quando partículas colidem; uma “baixa seção de choque de produção” significa que a probabilidade de criar esses núcleos exóticos em um experimento é muito pequena.

“O núcleo foi produzido em uma reação de fusão-evaporação pela irradiação de um alvo de prata natural com um feixe de íons ⁸⁴Sr,” contou o professor Kalle Auranen.

O estudo faz parte da tese de doutorado de Kokkonen e é uma continuação de sua dissertação de mestrado, na qual ela descobriu um novo tipo de núcleo atômico, o ¹⁹⁰At.
[Imagem: University of Jyväskylä]

Núcleo em forma de melancia

Além dos resultados experimentais, o estudo exigiu que a equipe expandisse o modelo teórico para interpretar os dados medidos. Por meio do modelo, o núcleo pode ser interpretado como fortemente prolato, ou seja, com uma forma parecida com uma melancia.

A mesma equipe recentemente demonstrou a existência de três formatos diferentes do núcleo atômico, sendo elas esférica, oblata (achatada nos polos, como a Terra) e prolata (forma oblonga, ou alongada como uma melancia).

“As propriedades do núcleo sugerem uma mudança de tendência na energia de ligação do próton de valência,” afirmou Kokkonen. “Isso é possivelmente explicado por uma interação sem precedentes em núcleos pesados.”

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