Investigadores estadounidenses han utilizado un método nuevo e innovador para crear, atrapar y estudiar el escurridizo isótopo de helio-8. Mediante el uso de una "trampa láser", los físicos del Laboratorio Nacional Argonne del Departamento de Energía de EE. UU. Han mapeado con precisión la distribución del átomo y podrían ayudarnos a comprender la ciencia detrás de las exóticas estrellas de neutrones.
Entonces, ¿cómo se "atrapa" un isótopo de helio-8? La respuesta está lejos de ser simple, pero el físico de Argonne Peter Mueller ha encontrado una solución. Utilizando la instalación de ciclotrón GANIL en el norte de Francia, se pueden generar isótopos helio-4, 6 y ocasionalmente helio-8. Este es uno de los únicos ciclotrones que hay en el mundo con suficiente energía para generar el isótopo helio-8. Todo está muy bien creando la partícula, pero para separar el helio-8 de sus otros hermanos de isótopos de helio se requiere una "prisión" láser inteligente y altamente precisa para que el isótopo de helio más pesado caiga, mientras permite que los otros isótopos más ligeros volar directamente a través de
Actuando como los "barrotes" de las puertas de la prisión, seis láseres están alineados con precisión a tal distancia que solo quedan atrapados los isótopos con las dimensiones del helio-8. Cuando está alineado, el helio-8 caerá entre ellos, y si el isótopo intenta escapar, las fuerzas de repulsión mantienen el isótopo quieto. Una vez que se deja pasar el tiempo suficiente (se genera aproximadamente un átomo de helio-8 cada dos minutos), el equipo dispara otros dos láseres en el medio a la misma frecuencia que la frecuencia resonante de helio-8. Si la prisión láser brilla, se ha capturado helio-8.
La forma estable más común de helio tiene dos protones y dos neutrones. El helio también puede tener dos inestable isótopos, helio-6 (cuatro neutrones) y helio-8 (seis neutrones). En los isótopos inestables, los neutrones adicionales forman un "halo" alrededor del núcleo central compacto (en la foto de arriba) El helio-6 tiene un halo que contiene dos neutrones y el helio-8 tiene un halo de cuatro neutrones. En el halo que contiene dos neutrones, el helio-6 tiene un "bamboleo" distintivo ya que los neutrones del halo se organizan asimétricamente alrededor del núcleo (es decir, se agrupan). Esta irregularidad mueve el centro de equilibrio lejos del núcleo y más hacia el par de neutrones halo. El helio-8, por otro lado, se tambalea menos a medida que los cuatro neutrones halo se organizan más simétricamente alrededor del núcleo. La trampa láser es el único método conocido para atrapar un átomo de helio-8, y debido a esto, la estructura de su halo finalmente puede analizarse con un grado tan alto de precisión.
Medir las características del helio-8 es complicado por su radioactividad. El helio-8 tiene una vida media de solo una décima de segundo, por lo que todas las mediciones del átomo deben tomarse instantáneamente a medida que se detecta el "brillo de la prisión". Por lo tanto, las mediciones se toman "en línea", que es una tarea difícil en sí misma.
La detección del raro isótopo helio-8 es un paso importante para los físicos de partículas y los astrofísicos por igual. Es importante comprender cómo se configura el helio después de la producción desde un acelerador de partículas, pero también es útil para comprender las propiedades de los cuerpos cósmicos como las estrellas de neutrones. Las implicaciones del experimento Argonne serán útiles a medida que se disponga de mejores observaciones espectroscópicas para que la firma de la estructura de helio-8 pueda detectarse en otro lugar que no sea la Tierra.
Fuente: Physorg.com
