Nichel-78: gli scienziati dimostrano la stabilità dell’isotopo

Un gruppo di scienziati del RIKEN Nishina Center ha recentemente dimostrato la stabilità del nucleo del nichel-78. L’isotopo del nichel, con 28 protoni e 50 neutroni, mantiene infatti una forma sferica che lo mantiene stabile nonostante il grande squilibrio di particelle subatomiche.

Il nichel-78 appartiene ad una categoria di elementi dal nucleo ha sia il numero di neutroni, sia quello di protoni, che appartiene ad una serie di numeri definiti “magici“. Gli elementi con queste caratteristiche vengono chiamati “doppiamente magici” e generalmente risultano particolarmente stabili.

Per questi motivi il team ha deciso di rendere il nichel il protagonista dello studio. Comprendere la correlazione tra i numeri magici e i nuclei ricchi di neutroni è fondamentale per capire perchè l’universo possiede una grande varietà di nuclei differenti.

L’esperimento

Il gruppo ha deciso così di studiare l’elemento chimico, che sono recentemente è diventato accessibile alla sperimentazione grazie al potente acceleratore di ioni come la RI Beam Factory in Giappone. Per eseguire l’esperimento i ricercatori hanno combinato le osservazioni del rilevatore MINOS gestito da CEA in Francia e il rilevatore DALI2 gestito da RIKEN.

Il processo prevedeva di generare un fascio di uranio-238, utilizzandolo per bombardare un bersaglio di berillio. Ciò costringeva l’uranio a fissione in isotopi come rame-79 e zinco-80. Entrambi elementi con 50 neutroni. I due raggi generati successivamente erano direzionati verso un bersaglio a idrogeno. Quest’ultimo passaggio ha permesso al team di produrre nichel-78, il fulcro della ricerca.

Utilizzando rivelatori a raggi gamma, il gruppo ha dimostrato che il nickel-78 è relativamente stabile. Come previsto dai calcoli, l’elemento mantiene una forma sferica piuttosto che deformata. Ryo Taniuchi, dell’Università di Tokyo, e il RIKEN Nishina Center for Accelerator-Based Science, hanno dichiarato: “Siamo stati felici di poter dimostrare sperimentalmente che il nickel-78 mantiene la forma sferica, come i calcoli avevano previsto“.

Il team ha inoltre scoperto che l’elemento protagonista dell’esperimento potrebbe possedere, tra gli elementi con 50 neutroni, il nucleo più leggero. Pieter Doornenbal del Centro Nishina ha affermato: “Questa è una scoperta importante, poiché ci fornisce nuove intuizioni su come i numeri magici appaiono e scompaiono attraverso il paesaggio nucleare e influenzano il processo di nucleosintesi che ha portato all’abbondanza di isotopi che vediamo nel universo oggi. Intendiamo fare ulteriori esperimenti con isotopi ancora più leggeri con 50 neutroni per dimostrare sperimentalmente questo risultato“.