En un experimento sin precedentes, un equipo internacional de investigadores liderado por la colaboración A1 del Instituto de Física Nuclear de la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU), en Alemania, logró producir el isótopo hidrógeno-6, uno de los núcleos atómicos más ricos en neutrones conocidos hasta ahora. El hallazgo, publicado en la revista Physical Review Letters, marca un hito en la física nuclear experimental y abre una nueva vía para investigar los límites de estabilidad en sistemas atómicos extremadamente desequilibrados.

La singularidad de este avance radica tanto en el isótopo generado —formado por un protón y cinco neutrones— como en el método utilizado para su producción. Por primera vez, se empleó un experimento de dispersión electrónica para crear ⁶H, en el que un haz de electrones de 855 MeV impactó una lámina de litio-7, generando una cadena de reacciones que culminó con la formación del isótopo. Este proceso complejo, que implicó la detección simultánea de tres partículas —el electrón dispersado, un protón y un pión—, se llevó a cabo en el acelerador de partículas MAMI (Mainz Microtron) y requirió el uso coordinado de tres espectrómetros de alta resolución operando en modo de coincidencia.

“Esta medición solo fue posible gracias a la calidad excepcional del haz de electrones de MAMI y a nuestra capacidad para detectar múltiples partículas con gran resolución”, destacó el profesor Josef Pochodzalla, del Instituto de Física Nuclear de JGU. El experimento fue liderado por el doctorando Tianhao Shao, en colaboración con investigadores de la Universidad Fudan en Shanghái, la Universidad de Tohoku en Sendai y la Universidad de Tokio.

Más allá del éxito experimental, los resultados desafían las predicciones actuales sobre la estructura nuclear. El hidrógeno-6 mostró una energía de estado fundamental sorprendentemente baja, lo que sugiere que las interacciones entre neutrones en este tipo de núcleos podrían ser mucho más fuertes de lo que las teorías vigentes indican. Este hallazgo abre interrogantes clave sobre cómo se comportan los nucleones en sistemas altamente asimétricos y podría tener implicancias en modelos que van desde la física básica hasta la evolución estelar.

El proyecto recibió financiamiento de la Fundación Alemana para la Investigación (DFG), el Programa Nacional Clave de Investigación y Desarrollo de China, el programa Horizon 2020 de la Unión Europea, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China y la Sociedad Japonesa para la Promoción de la Ciencia (JSPS).