Estudo revela forma de oxigênio nunca antes vista

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Resumo: Equipe liderada pelo pesquisador Yosuke Kondo, do Instituto de Tecnologia de Tóquio, no Japão, encontrou isótopo de oxigênio com maior número de nêutrons já visto.

Uma equipe liderada pelo pesquisador Yosuke Kondo, do Departamento de Física do Instituto de Tecnologia de Tóquio, no Japão, encontrou dois isótopos de oxigênio nunca antes vistos: o oxigênio-27 e o oxigênio-28.

De acordo com o artigo científico, publicado na revista Nature, o oxigênio-28 é de particular interesse dos cientistas. Ele possui 8 prótons e 20 nêutrons — o maior número de nêutrons já visto em um isótopo de oxigênio.

Para entender melhor a descoberta, é preciso saber que o núcleo de um átomo contém prótons (partículas positivas) e nêutrons (partículas neutras).

Dessa forma, cada elemento químico é definido por seu número atômico, ou seja, o número de prótons que possui em seu núcleo. Já o número de nêutrons pode variar, levando ao surgimento dos isótopos: variações no número de nêutrons de um mesmo elemento químico.

Segundo o estudo, a descoberta surpreende as previsões teóricas. O relato dos pesquisadores é de que o oxigênio-28 é formado apenas por um curto período de tempo, até decair em quatro nêutrons.

Para os cientistas, explorar outras reações que produzem esse isótopo pode ser um caminho para compreender sua existência.

Produzindo “novos oxigênios”

No acelerador de partículas da instalação, os cientistas dispararam um feixe de isótopos de cálcio-48 contra um berílio, o que produziu flúor-29. Esse último foi então separado para colidir com hidrogênio líquido na tentativa de perder um próton e formar o oxigênio-28.

Com isso, os pesquisadores produziram os oxigênios 27 e 28. Mas os isótopos se decompuseram em oxigênio-24, o que significa que perderam três e quatro nêutrons, respectivamente. Isso foi uma surpresa, pois a equipe esperava que o oxigênio-28 fosse estável. A ideia existia porque o isótopo tem oito prótons e 20 nêutrons — e tanto oito quanto 20 são considerados “números mágicos” pela física nuclear.

Um “número mágico” é o número de prótons ou nêutrons que preencherão completamente uma camada do núcleo atômico. No caso do oxigênio-28, ele seria duplamente “mágico”, o que sugere que seria muito estável.

Mas não foi isso que os cientistas observaram: o isótopo 28 era, na verdade, instável. Esse resultado põe em xeque as previsões teóricas anteriores, o que implica que “há muito mais físicos que não sabem sobre as forças que mantêm os núcleos atômicos unidos”, segundo comunicado do Instituto de Tecnologia de Tóquio.

“As presentes descobertas melhoram nossa compreensão da estrutura nuclear, oferecendo novos deslumbres, especialmente para núcleos extremamente ricos em nêutrons”, diz o instituto, acrescentando que a equipe espera que pesquisas futuras desvendem muitos mais mistérios sobre os núcleos dos átomos.

COMPLEMENTO: NÍVEIS NO INTERIOR DOS NÚCLEOS ATÔMICOS

Algumas propriedades do núcleo atômico não são bem descritas através de alguns modelos existentes para a organização dos prótons e nêutrons no núcleo atômico. Por exemplo, as energias dos estados excitados nucleares ou os momentos magnéticos nucleares exigem uma explicação mais satisfatória que considere propriedades individuais que não são consideradas em outros modelos.

Com esses dados temos informações que as quantidades de núcleons, N ou Z , são chamados de números mágicos (2, 8, 20, 28, 50, 82, 126), pois apresentam mais estabilidade sendo mais contundentes na explicação de sua energia, se fizermos uma analogia com núcleos que não possuem números mágicos como base.

A estrutura do modelo de camadas é determinado através de aproximações ou seja níveis de energia dos elétrons atômicos são preenchidos de maneira sucessiva, partindo de níveis de energia menores até os níveis com energias mais altas. Assume-se com que os elétrons em questão não interagem entre si sendo os efeitos de interação entre os elétrons considerados por meio de correções. Sendo as correções citadas relativamente pequenas. O seu principal efeito é o da alteração ,de maneira sutil, a estrutura de níveis do modelo de camadas atômico.