Nuevo récord en la tabla periódica que redefine los límites de la naturaleza
Conoce el fascinante estudio del rutherfordio-252, un núcleo efímero que revela nuevos misterios de la física nuclear y la tabla periódica.
Científicos producen 27 átomos de rutherforordio-252, el núcleo superpesado de más corta duración. Fuente: Midjourney + iStock - Acelerador de partículas y parte de la tabla periódica
Eugenio M. Fernández Aguilar
Físico, escritor y divulgador científico. Director de Muy Interesante Digital
17.01.2025
En un avance que redefine los límites de la materia, un equipo de investigadores de Alemania ha sintetizado el rutherfordio-252 (Rf-252), un isótopo superpesado cuya vida media es de tan solo 60 nanosegundos. Este núcleo, tan efímero que apenas puede medirse directamente, representa un logro significativo en el estudio de los elementos más extremos de la tabla periódica.
El hallazgo, publicado en Physical Review Letters, demuestra cómo la combinación de experimentos de alta precisión y predicciones teóricas puede arrojar luz sobre los fenómenos más misteriosos de la física nuclear. Este descubrimiento no solo amplía nuestra comprensión de la "isla de estabilidad", un concepto clave en el estudio de los elementos superpesados, sino que también plantea nuevas preguntas sobre los límites de la existencia de la materia nuclear.
La isla de estabilidad: un mapa aún incompleto
Desde los años 60, los físicos han propuesto la existencia de una "isla de estabilidad" en la que ciertos elementos superpesados, gracias a combinaciones específicas de protones y neutrones conocidas como "números mágicos", pueden tener vidas medias relativamente largas. En este contexto, el Rf-252 marca el límite más extremo de este mapa.
Los núcleos superpesados están en constante lucha contra la repulsión entre sus protones, lo que los hace susceptibles a dividirse en un proceso conocido como fisión. Sin embargo, en casos específicos, los efectos de capa pueden estabilizar temporalmente estos núcleos, permitiendo que existan el tiempo suficiente para ser observados. Según los investigadores, "el Rf-252 con una vida media de 60 nanosegundos señala la orilla de esta isla en los núcleos de rutherfordio", estableciendo un punto de referencia clave para futuras exploraciones.
La producción de este isótopo superpesado es un logro técnico impresionante, ya que combina un conocimiento profundo de los modelos nucleares con técnicas experimentales avanzadas. Los datos obtenidos también respaldan teorías que predicen que el límite de estabilidad se alcanza cuando los núcleos se vuelven extremadamente ricos en protones o pobres en neutrones.
La producción de este isótopo superpesado es un logro técnico impresionante. Fuente: Midjourney / Eugenio Fdz.
Cómo se produjo el rutherfordio-252
Para sintetizar el Rf-252, los investigadores utilizaron un acelerador lineal avanzado llamado UNILAC en el GSI/FAIR, ubicado en Darmstadt, Alemania. Un intenso haz de titanio-50 fue dirigido hacia un blanco de plomo-204, generando núcleos de rutherfordio a través de una reacción de fusión-evaporación.
Los productos de esta reacción fueron separados utilizando el sistema TASCA (TransActinide Separator and Chemistry Apparatus), que permite aislar los núcleos superpesados de otros subproductos. Tras un vuelo de aproximadamente 0,6 microsegundos, los núcleos de Rf-252 fueron implantados en un detector de silicio. Este detector registró tanto la implantación inicial como las señales de su rápida desintegración.
En total, se detectaron 27 átomos de Rf-252 en su estado excitado, un isómero con una vida media de 13 microsegundos. Este estado más estable permitió a los investigadores inferir las propiedades del estado fundamental, cuya vida media de 60 nanosegundos representa el límite inferior conocido para los elementos superpesados hasta la fecha.
Vidas medias de fisión espontánea de isótopos superpesados, destacando el rutherfordio-252 como el núcleo más efímero jamás medido. Fuente: Physical Review Letters
La importancia de los isómeros en la detección
El éxito en la observación del Rf-252 se debe, en gran parte, a su estado isomérico. En los núcleos superpesados, los isómeros son estados excitados estabilizados por efectos cuánticos que tienen vidas medias significativamente más largas que el estado fundamental. Según el Dr. Khuyagbaatar Jadambaa, autor principal del estudio, "estos isómeros actúan como nubes de estabilidad en el mar de inestabilidad", permitiendo estudiar núcleos que de otro modo serían inaccesibles.
En este caso, el isómero del Rf-252 proporcionó una "ventana de tiempo" suficiente para registrar eventos cruciales, como la emisión de electrones durante su desintegración al estado fundamental. Tres de estos eventos fueron registrados, y en todos los casos se observó una fisión posterior dentro de los 250 nanosegundos. Esto permitió a los investigadores deducir con precisión la vida media del estado fundamental.
Los núcleos superpesados están en constante lucha contra la repulsión entre sus protones. Fuente: Midjourney / Eugenio Fdz.
Nuevas fronteras en la física nuclear
El descubrimiento del Rf-252 representa más que un récord en la tabla periódica: es un avance en nuestra comprensión de los procesos nucleares extremos. "Este resultado disminuye el límite inferior de las vidas medias conocidas de los núcleos más pesados en casi dos órdenes de magnitud", explica el profesor Christoph E. Düllmann, coautor del estudio.
Por otra parte, el hallazgo abre nuevas líneas de investigación. Uno de los próximos objetivos es estudiar elementos más pesados, como el seaborgio (Sg), y explorar cómo los isómeros pueden facilitar la síntesis de núcleos con vidas medias extremadamente cortas. Estas investigaciones no solo tienen un impacto teórico, sino que también pueden influir en áreas como la astrofísica, donde procesos similares ocurren en eventos estelares extremos.
Por último, el descubrimiento refuerza la importancia de instalaciones como el GSI/FAIR y el futuro centro FAIR (Facility for Antiproton and Ion Research), que permitirá llevar a cabo experimentos aún más ambiciosos.
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Referencias.
Khuyagbaatar, P. Mosat, J. Ballof, et al. (2025). Stepping into the Sea of Instability: The New Sub-µs Superheavy Nucleus 252Rf. Physical Review Letters, 134(2), 022501. DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.022501.
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