Un gruppo di fisici ha fatto una scoperta importante: un nucleo atomico finora sconosciuto, l’alluminio-20, si disintegra in modo unico e spettacolare attraverso una sequenza di tre esplosioni di protoni. Questo isotopo estremamente raro e instabile non si limita al normale decadimento, ma si rompe in una catena di emissioni protoniche che mette in discussione le attuali teorie sulla struttura nucleare.
Un nuovo nucleo atomico: l’alluminio-20 si disintegra in tre esplosioni
La scoperta dell’alluminio-20 rappresenta il primo caso documentato di una “catena di decadimento a triplo protone“. Questo fenomeno potrebbe persino indicare una rottura della simmetria fondamentale delle particelle atomiche, aprendo nuove frontiere nello studio dei limiti della stabilità nucleare.
Il decadimento radioattivo è un processo cruciale per gli scienziati, che lo studiano per comprendere meglio la struttura e il comportamento dei nuclei atomici. L’emissione di protoni, in particolare, è un tipo di decadimento raro e prezioso che permette di analizzare nuclei instabili, situati lontano dalla “valle della stabilità“, dove si trovano gli atomi più comuni.
La prima rilevazione e analisi di questo isotopo inedito è stata annunciata da un team di fisici dell’Istituto di Fisica Moderna (IMP) dell’Accademia Cinese delle Scienze, in collaborazione con altri scienziati internazionali. L’alluminio-20, essendo altamente instabile, decade attraverso il rarissimo processo di emissione di tre protoni, un evento che ha affascinato la comunità scientifica per la sua unicità.
Un isotopo senza precedenti
Un team di scienziati ha individuato un nuovo isotopo, l’alluminio-20, definito dal Professor Associato Xiaodong Xu dell’IMP come il più leggero mai scoperto. Questo isotopo si trova oltre la cosiddetta “linea di gocciolamento protonica” e possiede sette neutroni in meno rispetto alla sua controparte stabile. Per rilevarlo, il team ha utilizzato una tecnica di decadimento in volo presso il Fragment Separator del Centro Helmholtz per la Ricerca sugli Ioni Pesanti del GSI in Germania.
Misurando le configurazioni angolari delle particelle emesse, i ricercatori hanno confermato l’esistenza dell’alluminio-20 e il suo peculiare processo di degradazione. L’analisi dettagliata delle correlazioni angolari ha rivelato che il suo stato fondamentale decade emettendo un protone, che produce il magnesio-19, il quale a sua volta decade tramite l’emissione simultanea di altri due protoni. Questo lo rende il primo emettitore a tre protoni in cui il nucleo figlio, derivante dal primo decadimento, è un nucleo radioattivo a due protoni.
Inoltre, i ricercatori hanno scoperto che l’energia di decadimento del suo stato fondamentale è notevolmente inferiore alle previsioni basate sulla simmetria di isospin. Questa discrepanza suggerisce una possibile rottura di tale simmetria sia nell’alluminio-20 che nel suo partner speculare, il neon-20. Tale ipotesi è supportata da calcoli teorici che indicano una differenza tra lo spin e la parità dello stato fondamentale dei due isotopi.
L’evoluzione delle scoperte sul decadimento radioattivo
La scoperta dell’alluminio-20 e del suo peculiare decadimento a triplo protone rappresenta un passo significativo per la fisica nucleare. Come sottolineato dal professor Xiaodong Xu, questo studio approfondisce la nostra comprensione dell’emissione di protoni e fornisce preziose informazioni sulla struttura e sul decadimento dei nuclei oltre la linea di gocciolamento dei protoni. Questa ricerca apre nuove strade per esplorare i confini della stabilità nucleare.
Ad oggi, gli scienziati hanno individuato oltre 3.300 nuclidi, ma meno di 300 di essi sono stabili e presenti in natura. I restanti sono instabili e subiscono il decadimento radioattivo. Le modalità di decadimento più note, come il decadimento α, β-, β+, la cattura elettronica, la radiazione γ e la fissione, sono state identificate a metà del XX secolo.
Con il progresso delle tecnologie di fisica nucleare e dei sistemi di rilevamento, gli ultimi decenni hanno visto la scoperta di nuove e “esotiche” modalità di decadimento, in particolare nei nuclei con carenza di neutroni. Negli anni ’70 è stata scoperta la radioattività a singolo protone. All’inizio del XXI secolo è stata osservata la radioattività a due protoni. Recentemente, si sono verificati progressi ancora più notevoli, con l’identificazione di fenomeni estremamente rari come l’emissione di tre, quattro e persino cinque protoni, che continuano a sfidare le nostre conoscenze consolidate sulla materia.
Lo studio è stato pubblicato sul Physical Review Letters.
