Ouro, platina e outros elementos pesados nascem em alguns dos eventos mais violentos do Universo. Mas uma parte decisiva dessa “linha de montagem” cósmica ainda era pouco compreendida. Agora, físicos da Universidade do Tennessee, nos EUA, anunciaram três descobertas que ajudam a esclarecer como núcleos atômicos muito instáveis se transformam durante o processo que participa da formação desses elementos.
O estudo, publicado na Physical Review Letters, aborda o chamado processo-r, sigla para captura rápida de nêutrons. Ele acontece quando estrelas colapsam, explodem ou colidem. Nesses cenários extremos, um núcleo atômico absorve nêutrons em sequência e fica cada vez mais pesado e instável, até começar a se reorganizar.
A etapa que faltava nessa história
O ouro não surge de forma direta. Antes, certos núcleos instáveis precisam decair e perder partículas. Uma sequência comum inclui o decaimento beta do núcleo original, seguido pela emissão de dois nêutrons.
O problema é que esses núcleos são muito raros e duram pouquíssimo. Isso torna os testes em laboratório difíceis. Por isso, físicos dependem muito de modelos teóricos. E esses modelos precisam de medições reais para ganhar precisão.
Foi nesse ponto que entrou o experimento feito na estação de decaimento ISOLDE, no CERN. A equipe trabalhou com grandes quantidades do raro isótopo índio-134. Quando ele decai, produz formas excitadas de estanho-134, estanho-133 e estanho-132.
O resultado mais importante
Com um detector de nêutrons construído na Universidade do Tennessee, os pesquisadores obtiveram a primeira medição das energias envolvidas na emissão beta retardada de dois nêutrons.
Esse resultado tem peso porque essa emissão ocorre só em núcleos exóticos, muito instáveis e de vida curtíssima. Medir isso é difícil porque nêutrons “quicam” e confundem os sinais. Ou seja, separar um evento com um nêutron de outro com dois é um desafio técnico.
O grupo afirma que ninguém havia medido essas energias antes nesse tipo de caso. Isso abre uma nova frente para investigar núcleos que participam do processo-r.
Um estado previsto há 20 anos
A segunda descoberta foi a primeira observação de um estado de nêutron de partícula única em estanho-133, previsto havia duas décadas.
A imagem mais simples seria pensar no núcleo como algo que precisa “esfriar” depois de ficar excitado. Nessa fase, ele pode expelir um nêutron ou dois. O ponto inesperado é que o estanho não parece “esquecer” totalmente como foi formado.
Segundo Robert Grzywacz, esse núcleo preserva uma espécie de memória do elemento índio que existia antes. Essa pista ajuda a explicar por que alguns decaimentos liberam um nêutron, enquanto outros liberam dois.
A terceira descoberta e o que muda agora
O estudo também identificou uma população não estatística desse novo estado. Ou seja, o preenchimento desse estado não seguiu o padrão mais esperado pelos cientistas.
Isso sugere que os modelos atuais podem falhar quando entram em regiões muito afastadas da estabilidade nuclear. Em núcleos exóticos, as regras podem mudar.
Na prática, a pesquisa melhora as ferramentas usadas para reconstruir como elementos pesados surgem no universo. Além disso, ela também ajuda a prever o comportamento de núcleos atômicos extremos, que ainda desafiam a física nuclear.
É editor-chefe, repórter e copywriter, escrevendo sobre espaço, tecnologia e, às vezes, sobre outros temas da cultura nerd. Grande entusiasta da astronomia, também é interessado em exploração espacial e fã de Star Trek.
