Pesquisadores investigam a rara desintegração de tri-núcleos em isótopo de germânio

Os cientistas estão sempre à caça de novas formas de aprender sobre o universo. Uma área que eles estudam é como as partículas se desintegram, especialmente em certos tipos de átomos. Este artigo fala sobre um estudo específico de um isótopo de Germânio, conhecido como [76]Ge, e como os pesquisadores procuraram um certo tipo de desintegração envolvendo três partículas, chamada de desintegração tri-nucleon.

#O que é Desintegração Tri-Nucleon?

Desintegração tri-nucleon é quando um núcleo perde três de suas partículas, o que pode levar à formação de diferentes núcleos filhas. Nesse caso, os pesquisadores estavam principalmente interessados em como [76]Ge poderia se desintegrar em três tipos específicos de núcleos: [73]Cu, [73]Zn e [73]Ga. Esses novos núcleos não são estáveis e mudam com o tempo. Por exemplo, [73]Ga eventualmente volta a uma forma mais estável chamada [73]Ge.

#O Experimento

Os cientistas usaram uma instalação chamada experimento GERDA, que fica subterrânea para minimizar a interferência externa. Esse experimento foi projetado especificamente para observar desintegrações muito raras, e usa detectores avançados para capturar qualquer sinal dos processos de desintegração que estão investigando.

O GERDA é construído com detectores feitos de Germânio de alta qualidade, que são enriquecidos em [76]Ge. Isso significa que eles têm uma concentração maior do isótopo que estão estudando, o que melhora as chances de detectar eventos de desintegração.

#O Processo de Desintegração

Na desintegração tri-nucleon, se três nucleons (prótons ou nêutrons) são perdidos, isso pode criar núcleos filhas que também podem liberar partículas. No entanto, se os núcleos filhas permanecerem intactos, os pesquisadores conseguem identificar mais facilmente os eventos de desintegração.

Os pesquisadores especificamente procuraram casos onde [73]Ga se desintegra beta para um estado Metastável específico de [73]Ge. Isso foi importante porque permitiu que eles testassem múltiplos tipos de canais de desintegração ao mesmo tempo.

#Detectando o Sinal

Para garantir que pudessem detectar efetivamente o sinal da desintegração, várias técnicas foram empregadas. Os cientistas focaram em coincidências atrasadas, onde procuraram pares de eventos acontecendo dentro de uma janela de tempo específica. Isso ajudou a diferenciar entre eventos reais de desintegração e ruído de fundo.

Eles também otimizaram suas medições usando simulações de computador para prever como a energia seria distribuída em um evento de desintegração. Isso ajudou a configurar seus detectores para procurar as assinaturas de energia certas.

#Resultados

Apesar dos esforços, os pesquisadores não encontraram nenhum sinal claro de desintegração tri-nucleon de [76]Ge. No entanto, eles estabeleceram um novo limite sobre quão frequentemente esses eventos de desintegração podem ocorrer, sugerindo que, se acontecerem, são extremamente raros.

Os limites que eles estabeleceram são muito mais rigorosos do que estudos anteriores, o que significa que os processos de desintegração que estavam procurando podem não acontecer de jeito nenhum, ou se acontecem, ocorrem a uma taxa muito mais lenta do que se pensava antes.

#Implicações para a Ciência

O estudo tem implicações significativas para nossa compreensão das leis fundamentais da física, especialmente em relação a como a matéria se comporta. Uma coisa importante a se ressaltar é a conservação do número de bárions, um princípio em física de partículas que afirma que certos tipos de partículas não podem simplesmente desaparecer.

Ao examinar a desintegração tri-nucleon, os pesquisadores podem testar esse princípio e examinar condições que podem levar à sua violação. Essas violações poderiam fornecer respostas a perguntas maiores sobre o universo, como por que há mais matéria do que antimateria.

#Trabalho Futuro

Embora este estudo não tenha encontrado evidências diretas da desintegração tri-nucleon, ele estabelece as bases para experimentos futuros. Existem planos para novos experimentos que melhorarão as técnicas de detecção e possivelmente investigarão diferentes isótopos ou canais de desintegração.

O sucessor do experimento GERDA, chamado LEGEND, pretende explorar ainda mais essas desintegrações com equipamentos ainda mais sensíveis e maior tempo de exposição. Os pesquisadores estão otimistas de que, com esses avanços, eles podem eventualmente descobrir evidências para esses eventos de desintegração raros.

#Conclusão

Este estudo destaca as complexidades de estudar a desintegração de partículas e os desafios envolvidos em buscar eventos raros. Embora nenhuma evidência direta tenha sido encontrada para a desintegração tri-nucleon em [76]Ge, os resultados oferecem um novo parâmetro para outros cientistas e incentivam mais pesquisas. No final, cada um desses experimentos nos aproxima mais de entender a natureza fundamental do nosso universo e as forças que o moldam.