Fotocamera digitale fotografa forma esotica di radioattività

Un gruppo polacco di scienziati dell’Università di Varsavia ha costruito un rilevatore che ha permesso di acquisire nuove conoscenze sull’emissione spontanea da parte dei nuclei di varie
particelle nel decadimento radioattivo.

L’apparecchio ha reso possibile una collaborazione internazionale fra ricercatori europei e statunitensi, sotto la guida del fisico polacco Marek Pfützner, per osservare più da
vicino il decadimento radioattivo di un isotopo raro di ferro.

Finora, la misurazione dei nuclei esotici con una vita media estremamente breve è stata pressoché impossibile. La comprensione della forma esotica di radioattività
dell’isotopo di ferro-45 è pertanto stata limitata. Una nuova combinazione di apparecchiature fisiche avanzate e di tecnologie di imaging presenti nella maggior parte delle fotocamere
digitali di serie, si è rivelata essere la soluzione. «Abbiamo dimostrato in maniera diretta e chiara che questo nucleo, contenente un numero estremamente basso di neutroni, si
disintegra emettendo simultaneamente due protoni», scrivono gli autori di una relazione pubblicata sulla rivista «Physical Review Letters».

Il decadimento radioattivo dell’isotopo raro di ferro-45, costituito da un nucleo di 26 protoni e 19 neutroni, è da considerarsi esotico rispetto alla forma stabile di ferro con 26
protoni e 30 neutroni, in quanto è caratterizzato da emissioni di due protoni. Vi sono due possibili spiegazioni per questo modello insolito: l’isotopo rilascia di tanto in tanto una
coppia di due protoni (detta anche diprotone) legati insieme energeticamente, oppure i protoni vengono emessi in rapida successione o contemporaneamente senza essere tuttavia correlati.

Utilizzando una camera a gas per rallentare un fascio di isotopi rari e una fotocamera digitale professionale per registrare le traiettorie dei protoni emessi dai nuclei di ferro-45 in
decadimento, gli scienziati coinvolti nella ricerca hanno scoperto che la teoria del diprotone può essere esclusa. Le correlazioni fra i protoni emessi possono essere meglio descritte
come una forma di trasformazione nucleare nota come decadimento a tre corpi.

Oltre a gettare luce su una nuova forma di decadimento radioattivo, la tecnica potrebbe condurre ad ulteriori scoperte sugli isotopi rari con una breve vita, studiati presso gli acceleratori.
Questi isotopi potrebbero racchiudere la chiave per comprendere i processi che avvengono all’interno delle stelle di neutroni e per stabilire i limiti dell’esistenza nucleare.

Lo studio è stato condotto da ricercatori polacchi, russi e statunitensi presso il National Superconducting Cyclotron Laboratory (NSCL) della Michigan State University. Ha ricevuto
sostegno dal ministero polacco per la Scienza e l’istruzione superiore, nonché dalla Fondazione nazionale per le scienze degli Stati Uniti e dal ministero per l’Energia degli Stati
Uniti.

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