El núcleo de un átomo suele tener una forma definida: alargada como un melón o achatada como una calabaza. Pero el silicio-30 se comporta de otra manera: parece no poder decidir cómo ser.
En el experimento, se dirigió un haz de núcleos de silicio-28 y silicio-30 hacia un blanco de circonio-90 a energías cercanas a la barrera de Coulomb, ese límite donde los núcleos casi se tocan pero aún no se fusionan. Por la forma en que se dispersaban los núcleos, los físicos reconstruyeron su forma. El silicio-28 resultó ser establemente achatado. En cambio, el silicio-30, con dos neutrones adicionales, mostró una rareza: las descripciones con forma alargada, achatada e incluso esférica coincidían igualmente bien con los datos.
Los cálculos posteriores del modelo de capas confirmaron que el silicio-30 no tiene una forma predominante. Su estado fundamental es una mezcla de diferentes configuraciones, como si el núcleo "parpadeara" constantemente entre aspecto alargado, achatado y esférico. Este fenómeno se conoce como fluctuaciones de forma.
Este comportamiento es raro en núcleos estables. Normalmente, la forma está rígidamente determinada por el número de protones y neutrones. Pero aquí, en el límite entre números mágicos, los efectos cuánticos desdibujan la geometría. El silicio-30 se convierte en candidato a núcleo con forma "flotante" en su estado fundamental, y esto abre una nueva ventana para entender cómo está hecha la materia a nivel subatómico.
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2602.06580
Quasi-elastic (QEL) scattering measurements have been performed using the $$^{28, 30}$$Si projectiles off the $$^{90}$$Zr target at energies around the Coulomb barrier. Coupled-channels (CC) calculations were carried out in a large parameter space of quadrupole and hexadecapole deformations for the N=Z, $$^{28}$$Si and N=Z+2, $$^{30}$$Si nuclei. $$^{28}$$Si at the N=Z line is observed to be uniquely oblate shaped in its ground state. In contrast, for $$^{30}$$Si with just two additional neutrons -- oblate, prolate, and spherical CC descriptions are equally compatible with the measurements. To further investigate the nuclear structure evolution with varying neutron number, shell-model calculations were performed. These calculations reveal a sudden change in the nuclear structure aspects at $$^{30}$$Si in going from $$^{28}$$Si to $$^{30}$$Si. Combined reaction and structure analyses consistently indicate that $$^{30}$$Si does not possess a well-defined intrinsic shape, and it is a potential candidate for ``shape fluctuations" in its ground state.
El silicio-28 y el silicio-30 son isótopos del mismo elemento, pero sus núcleos difieren en forma más que algunos elementos distintos. Dos neutrones lo cambian todo, como una sola nota cambia una melodía.
En la novela de Greg Egan "La escalera de Schild", la materia con geometría inestable se usa para crear construcciones exóticas: los núcleos fluctuantes del silicio-30 insinúan una física similar.