Técnica descreve comportamento de núcleos exóticos

Destaque em Física, semana de 29 de agosto de 2013

Nem todos os núcleos atômicos se comportam do mesmo jeito. Sabe-se que variações no número de nêutrons do núcleo não afetam a identidade do elemento atômico, porém, dependendo da configuração resultante, podem resultar comportamentos dos mais estranhos. Uma versão do lítio com 8 nêutrons e 3 prótons, por exemplo, é muito maior do que se imaginaria. Trata-se de um núcleo exótico, que contém um numero de nêutrons muito diferente do usual para aquela espécie atômica (no caso do lítio, os isótopos estáveis têm 3 e 4 nêutrons).

Enfrentando as dificuldades envolvidas na compreensão desses núcleos, que se quebram facilmente, Pierre Descouvemont e Mahir Saleh Hussein, do Instituto de Estudos Avançados da Universidade de São Paulo, desenvolveram um novo método para calcular seu comportamento.
A técnica, chamada de MCDCC (Microscopic Continuum Discretized Coupled Channels), foi aplicada para investigar o espalhamento elástico após a colisão de lítio-7 com chumbo-208, com níveis energéticos de 27 a 35 megaelétron-volts (MeV).

Os pesquisadores mostraram que o método, que leva em conta apenas as interações entre os nucleons (os componentes do núcleo, ou seja, prótons e nêutrons) e o nucleo-alvo contra o qual ele colide, exibe poder preditivo superior aos métodos que consideram apenas uma interação efetiva núcleo-núcleo. O trabalho foi publicado no periódico "Physical Review Letters" e pode ser lido aqui (para assinantes) e aqui (no site do IEA-USP).


Jogo rápido, com Mahir Hussein

SBF - Existem fenômenos que dependem do entendimento do comportamento de núcleos exóticos para serem compreendidos?
Hussein - O entendimento do comportamento de núcleos exóticos, sejam ricos em nêutrons ou prótons, é muito importante na astrofísica nuclear, que visa saber detalhes da nucleossíntese de elementos nas estrelas e na época logo depois do Big Bang.

SBF - No que a MCDCC, que vocês desenvolveram, representa uma evolução sobre a CDCC como técnica para investigar esses núcleos e suas interações? Ela viabiliza cálculos que antes não eram possíveis?
Hussein - O cálculo feito com MCDCC envolve o uso da interação nucleon-núcleo, enquanto o CDCC usa interação núcleo-núcleo. Assim, há menos incerteza na nossa teoria, já que a interação núcleo-núcleo é menos conhecida do que nucleon-núcleo. Cálculos usando CDCC são restritos aos processos que envolvem dois corpos no estado final, enquanto MCDCC poderia tratar processos mais gerais.

SBF - Vocês investigaram o resultado da colisão do lítio-7 com o chumbo-208 quase como prova de princípio do poder preditivo da técnica. Agora vocês pretendem aplicá-la a outros sistemas para dar continuidade à pesquisa?
Hussein - Pretendemos no futuro próximo estudar reações que envolvem núcleos tipo halo, e Borromeanos, além de calcular processos como fusão completa e fusão incompleta. Esse último processo não pode ser calculado com CDCC.
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