Usando uma abordagem inteiramente nova baseada em uma compreensão geométrica inovadora da entropia, uma equipe colaborativa envolvendo a Universidade de Surrey encontrou uma nova maneira de calcular os tamanhos dos núcleos nos isótopos de hélio 4He, 6He, 8He, assumindo apenas o raio do próton.
A técnica, explicada em um artigo revisado por pares publicado na Annalen der Physik, funciona tanto para a questão quanto para os raios de carga.
Em contraste, os modelos microscópicos convencionalmente usados por físicos nucleares são complexos e não conseguem identificar quais resultados seguem inerentemente de princípios fundamentais. A área é atual porque experimentos nas últimas décadas para medir tamanhos nucleares, muitas vezes usando os principais aceleradores de partículas internacionalmente, construíram um corpo de dados cada vez mais detalhado.
A equipe de Surrey usou a Termodinâmica Geométrica Quantitativa (QGT), uma abordagem profundamente matemática baseada em considerações de cálculo variacional fundamental, que foi anteriormente aplicada com sucesso para explicar a estabilidade de galáxias espirais e o papel de seus buracos negros supermassivos centrais, de DNA e de Buckminsterfullereno (a molécula C60). Ao usar a mesma física de buraco negro do QGT para explorar o regime nuclear também, eles agora demonstraram sua validade em 35 ordens de magnitude de comprimento, uma faixa mais ampla do que para qualquer outra teoria física.
A pesquisa se concentrou nos isótopos de hélio, mas um tratamento semelhante também é bem-sucedido para a “série de hélio” mais ampla de núcleos atômicos 12C, 16O, 20Ne, 24Mg, 28Si, 32S, 36Ar, 40Ca. A equipe prevê que a mesma abordagem levará a percepções valiosas para outros núcleos, tanto estáveis quanto instáveis. Espera-se que isso aprimore o estudo e a compreensão da física da estrutura nuclear.
O professor Chris Jeynes, pesquisador professor da Universidade de Surrey, diz que “ao esclarecer um mistério científico fundamental, nossas descobertas levarão a um progresso crítico ao reunir a mecânica quântica e a relatividade geral. Os benefícios são imensuráveis e relevantes em muitos campos, do conhecimento do universo e compreensão dos princípios fundamentais ao desenvolvimento de novos medicamentos e melhor armazenamento de energia. ”
O professor Wilton Catford, Líder do Grupo de Pesquisa de Física Nuclear Experimental da Universidade de Surrey, explica que “as descobertas quase parecem boas demais para ser verdade, mas trabalhamos muito para identificar as ligações conceituais e a consistência com a mecânica quântica microscópica e alcançamos um entendimento melhor . As bases da nossa abordagem estão nas ligações entre entropia, informação e simetria, que são fundamentais e se aplicam a todas as escalas, subatômicas ou cósmicas. “
Publicado em 10/11/2021 15h37
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