LOWELL, Massachusetts – Uma descoberta de uma equipe de pesquisadores liderada por físicos nucleares da UMass Lowell pode mudar a maneira como os átomos são entendidos pelos cientistas e ajudar a explicar fenômenos extremos no espaço sideral. A descoberta dos pesquisadores revelou que uma simetria existente no núcleo dos átomos não é tão fundamental quanto os cientistas acreditavam. A descoberta lança luz sobre as forças em ação dentro do núcleo dos átomos, abrindo a porta para uma maior compreensão do universo. As descobertas foram publicadas na Nature, uma das principais revistas científicas do mundo. A descoberta foi feita quando a equipe liderada pela UMass Lowell estava trabalhando para determinar como os núcleos atômicos são criados nas explosões de raios-X – explosões que acontecem na superfície dos nêutrons. estrelas, que são os remanescentes de estrelas massivas no final de suas vidas. ”Estamos estudando o que acontece dentro dos núcleos desses átomos para entender melhor esses fenômenos cósmicos e, finalmente, responder a uma das maiores questões da ciência: como as elementos químicos são criados no universo ”, disse Andrew Rogers, professor assistente de física da UMass Lowell, que lidera a equipe de pesquisa. A pesquisa é apoiada por uma doação de US $ 1,2 milhão do Departamento de Energia dos EUA para UMass Lowell e foi conduzida no Laboratório Nacional de Supercondutores de Ciclotron (NSCL) da Michigan State University. No laboratório, os cientistas criam núcleos atômicos exóticos para medir suas propriedades, a fim de entender seu papel como os blocos de construção da matéria, do cosmos e da própria vida. Os átomos são algumas das menores unidades de matéria. Cada átomo inclui elétrons que orbitam em torno de um pequeno núcleo profundamente dentro de seu núcleo, que contém quase toda a sua massa e energia. Os núcleos atômicos são compostos de duas partículas quase idênticas: prótons carregados e nêutrons não carregados. O número de prótons em um núcleo determina a qual elemento o átomo pertence na tabela periódica e, portanto, sua química. Os isótopos de um elemento têm o mesmo número de prótons, mas um número diferente de nêutrons.Na NSCL, os núcleos foram acelerados até a velocidade da luz e quebrados em fragmentos, criando o estrôncio-73 – um isótopo raro que não é encontrado naturalmente na Terra. mas pode existir por curtos períodos de tempo durante violentas explosões de raios X termonucleares na superfície das estrelas de nêutrons. Este isótopo de estrôncio contém 38 prótons e 35 nêutrons e vive apenas uma fração de segundo. Trabalhando 24 horas por dia durante oito dias, a equipe criou mais de 400 núcleos de estrôncio-73 e os comparou às propriedades conhecidas do bromo-73, um isótopo que contém 35 prótons e 38 nêutrons. Com um número intercambiado de prótons e nêutrons, os núcleos de bromo-73 são considerados “parceiros espelho” dos núcleos de estrôncio-73. A simetria espelhada nos núcleos existe por causa das semelhanças entre prótons e nêutrons e está subjacente à compreensão dos cientistas sobre a física nuclear. Aproximadamente a cada meia hora, os pesquisadores criaram um núcleo de estrôncio-73, transportaram-no através do separador de isótopos do NSCL e levaram o núcleo para uma parada no centro de um complexo conjunto de detectores onde eles poderiam observar seu comportamento. Ao estudar o decaimento radioativo desses núcleos, os cientistas descobriram que o estrôncio-73 se comportava totalmente diferente do bromo-73. A descoberta levanta novas questões sobre as forças nucleares, de acordo com Rogers. “O estrôncio-73 e o bromo-73 devem parecer idênticos em estrutura, mas surpreendentemente não, descobrimos. A busca por simetrias existentes na natureza é uma ferramenta muito poderosa para os físicos. Quando as simetrias se quebram, isso nos diz que há algo errado em nosso entendimento e precisamos dar uma olhada mais de perto ”, afirmou Rogers. O que os cientistas viram desafiará a teoria nuclear, de acordo com Daniel Hoff, pesquisador da UMass Lowell, principal autor do artigo publicado na Nature. “Comparar os núcleos de estrôncio-73 e bromo-73 foi como olhar no espelho e não se reconhecer. Uma vez que nos convencemos de que o que estávamos vendo era real, ficamos muito empolgados ”, disse Hoff. Juntamente com Rogers, morador de Somerville, e Hoff, que mora em Medford, a equipe da UMass Lowell incluía o professor assistente do Departamento de Física, professor Peter. Bender, Prof. Emérito CJ Lister e ex-associado de pesquisa da UMass Lowell, Chris Morse. Estudantes de pós-graduação em física Emery Doucet, de Mason, N.H., e Sanjanee Waniganeththi, de Lowell, também contribuíram para o projeto. Como parte do estudo da equipe, os cálculos teóricos de ponta 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 Isótopos (FRIB), que será inaugurada no próximo ano. O trabalho dos pesquisadores “oferece idéias únicas sobre a estrutura de isótopos raros”, disse Nazarewicz. “Mas ainda há muito a ser feito. Novas instalações disponíveis online, como o FRIB da MSU, fornecerão pistas que faltam para uma compreensão mais profunda do quebra-cabeça da simetria do espelho. Fico feliz que as vigas exóticas fornecidas por nossas instalações, a instrumentação exclusiva e os cálculos teóricos possam contribuir para este magnífico trabalho. ” Planos para mais experimentos já estão em andamento, pois os pesquisadores procuram refinar e confirmar suas observações e estudar esses isótopos. A UMass Lowell é uma universidade nacional de pesquisa localizada em um campus de alta energia no coração de uma comunidade global. A universidade oferece a seus mais de 18.000 estudantes bacharelado, mestrado e doutorado em negócios, educação, engenharia, artes plásticas, saúde, humanidades, ciências e ciências sociais. O UMass Lowell oferece programas educacionais de alta qualidade, aprendizado prático vigoroso e atenção pessoal dos principais professores e funcionários, os quais preparam os graduados para serem líderes em suas comunidades e em todo o mundo. www.uml.edu
Descoberta pela equipe liderada por UMass Lowell desafia a teoria nuclear
