Investigadores que estudam a natureza labiríntica dos núcleos atómicos dizem ter respondido a uma pergunta que tem intrigado os físicos há mais de meio século: Porque é que o isótopo radioactivo conhecido como carbono-14 se decompõe tão lentamente? A descoberta poderia levar a uma melhor compreensão do funcionamento da forte força nuclear, uma das quatro forças fundamentais da natureza.
Com o menagerie de isótopos comuns – tais como o carbono-11, azoto-13, e oxigénio-15- carbono-14 é uma tartaruga entre as lebres, e uma tartaruga dolorosamente lenta. Enquanto os seus primos levam apenas minutos ou horas a decompor-se, apenas metade do componente carbono-14 de uma determinada substância desaparece após 5730 anos, tendo-se tornado nitrogénio-14. Esta longa meia-vida tornou o isótopo de valor inestimável para os arqueólogos como instrumento para determinar a idade da matéria orgânica, seja vegetal ou animal. Analisando a proporção de carbono-14 para nitrogénio-14, os investigadores podem determinar, dentro de uma margem estreita, quando a amostra em questão foi respirada pela última vez ou fotossintetizada. Isto porque quando um organismo morre, deixa de ingerir carbono, incluindo o carbono-14.
p>P>Pode a razão pela qual o carbono-14 se decompõe muito mais lentamente do que outros isótopos permanece esquivo, e os investigadores têm argumentado durante décadas sobre o mecanismo. Por muito que tentassem, ninguém era capaz de descrever o mecanismo de decomposição do carbono-14, diz o físico Gerald Brown da Universidade de Stony Brook, em Nova Iorque. Brown é um membro da dupla que no início dos anos 90 propôs uma explicação para o comportamento peculiar do núcleo do carbono-14, chamado Brown-Rho scaling. “É uma ideia muito mal alinhada”, diz Brown.
A teoria é assim: Os prótons e neutrões dentro do núcleo de qualquer elemento estão ligados pelas acções de partículas subatómicas chamadas mésons, que se movimentam para trás e para a frente entre elas. Os mésons transportam duas versões da forte força nuclear, que impede o núcleo de voar separadamente. Segundo a escalada Brown-Rho, noutros isótopos, a diferença de força entre as duas versões – chamada força central e força tensora – é suficientemente grande para tornar os núcleos instáveis, o que significa que eles se decompõem rapidamente. Mas no carbono-14, as duas versões estão quase em equilíbrio, o que permite que o isótopo persista por muito mais tempo. Eventualmente, contudo, o núcleo sucumbe à instabilidade, e o elemento transmuta-se em azoto-14.
até agora, porém, ninguém foi capaz de confirmar matematicamente a teoria. Numa próxima edição de Physical Review Letters, Brown e o colega da Universidade de Stony Brook Jeremy Holt completaram novos cálculos que dizem verificar a ideia. A equipa de Holt relata que a sensibilidade da decomposição do carbono-14 à força tensora está de facto por detrás do processo. “Este é o mecanismo básico que conduz à longa vida útil que prevemos”, diz Holt.
Os resultados também reafirmam a primeira menção da ligação entre a força tensora e a decomposição do carbono-14, feita pelo físico israelita Igal Talmi em 1954, nota o físico Larry Zamick da Universidade Rutgers em Piscataway, Nova Jersey. Mas as limitações permanecem, diz ele. Os cálculos cobrem apenas certas interacções meson dentro da casca do núcleo de carbono, diz Zamick. Assim, ele recomenda que a equipa tente expandir as suas conclusões para cobrir “um modelo de concha maior”
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