Describen las diferentes formas del oxígeno

Oxígeno-16, uno de los elementos clave para la vida en la Tierra, se produce por una serie de reacciones dentro de las estrellas gigantes rojas. Ahora, un equipo de físicos ha revelado cómo la forma de un elemento nuclear cambia dependiendo de su estado, incluso aunque otros atributos tales como espín o paridad no parezcan diferir. Este descubrimiento arroja luz acerca de cómo se produce el oxígeno.

Carbono y oxígeno se forma cuando el helio arde dentro de las estrellas gigantes rojas. El carbono-12 se forma cuando tres núcleos de helio-4 se combinan de una manera muy específica, llamada proceso triple alfa, y el oxígeno-16 es la combinación de carbono-12 y otro núcleo de helio-4.

Aunque los físicos sabían de qué estaba hecho el oxígeno -16, aún estaban perplejos por el hecho de que ambos, el fondo y los primeros estados excitados del elemento tengan espín cero y paridad positiva. Una situación similar tiene lugar con el carbono-12 con el estado base y el segundo estado con espín cero conocido como estado Hoyle. A temperatura ambiente, solo el estado base del oxígeno-16 es visible debido a una temperatura muy fría comparados a energías nucleares. Pero los estados excitados del oxígeno-16 se tornan importantes para las reacciones de consumo de helio dentro de las estrellas.

Los investigadores habían desarrollado previamente un nuevo método para describir todas las posibles maneras en que protones y neutrones pueden enlazarse con otro dentro de núcleos tales como carbono-12 y el estado Hoyle. Usaron un enfoque llamado “teoría de campo eficaz” formulada en una compleja red numérica que permite a los investigadores ejecutar simulaciones que muestran cómo interactúan las partículas, revelando la estructura del núcleo.

En este trabajo, el equipo de investigadores encontró que su celosía reveló que aunque tanto el estado base como el primer estado excitado del oxígeno-16 "parecían" iguales en términos de espín y paridad, en realidad eran bastante diferentes estructuralmente. En el estado base, los protones y neutrones se organizan en una configuración tetraédrica de cuatro grupos alfa que contienen dos protones y dos neutrones cada uno. Para el primer estado excitado, los grupos alfa se organizan en un cuadrado.

Via NCSU