Um dos isótopos do cálcio, conhecido como cálcio-48, é muito especial. Isso porque, embora tecnicamente não seja considerado um isótopo estável, sua meia-vida é suficientemente longa para que, na prática, seja tratado como tal. O interessante é que a excepcional estabilidade de sua estrutura atômica é muito útil para entender as forças que mantêm os átomos coesos ou provocam sua ruptura. Isso é o que torna o cálcio-48 tão exótico e atraente.
Nas últimas quatro décadas, vários grupos de pesquisa tentaram desvendar os mecanismos que permitem a estabilidade atômica desse elemento químico, mas não tiveram sucesso. Faltava a essas equipes o trunfo que tem o Laboratório Nacional de Oak Ridge (EUA): o Frontier, supercomputador mais potente da atualidade. Graças a esse equipamento, os físicos nucleares desse centro de pesquisa conseguiram fazer descobertas importantes sobre o cálcio-48.
Do cálcio-48 às supernovas
O objetivo dos cientistas do Laboratório Nacional de Oak Ridge envolvidos na pesquisa do cálcio-48 era tentar compreender com a maior precisão possível as interações magnéticas que ocorrem no núcleo do átomo desse elemento químico. Ainda não podemos afirmar que eles entenderam todos os mecanismos que explicam sua grande estabilidade — mas deram vários passos importantes que, sem dúvida, nos encorajam a olhar para o futuro desse campo com otimismo.
"O núcleo do cálcio-48 possui um estado excitado que decai rapidamente devido às suas fortes interações magnéticas", afirmou Gaute Hagen, um dos físicos que participaram deste estudo, em um comunicado oficial. "Estamos muito interessados em entender com precisão as regras que governam a formação dos núcleos atômicos. Simular as forças fundamentais dentro do cálcio-48 nos ajuda a compreender melhor como esse núcleo é criado, e há a possibilidade de que isso nos forneça informações sobre os mecanismos de formação de outros núcleos", disse.
Realizar essas simulações sem a imensa capacidade de cálculo do Frontier ou de outro supercomputador semelhante seria essencialmente inviável. No entanto, o mais importante é que esse conhecimento permite entender muito mais do que apenas esse elemento. O que os físicos nucleares aprenderam (e continuarão aprendendo) sobre o cálcio-48 pode ser extremamente valioso para entender melhor algo que está a anos-luz de nós: as interações subatômicas que ocorrem dentro das supernovas.
De maneira geral, uma supernova é uma explosão extraordinariamente energética que ocorre quando uma estrela massiva consome seu combustível e, portanto, perde o equilíbrio hidrostático que a mantinha estável. As supernovas são, em grande parte, responsáveis por disseminar pelo universo os elementos químicos produzidos no núcleo das estrelas. Além disso, graças a elas, também se produzem elementos pesados.
O cálcio-48 é abundante no objeto colapsado que permanece após a emissão de uma supernova, e esse elemento químico pode ajudar os astrofísicos a entender a interação dos neutrinos com a matéria ordinária. Parece muito promissor. Vamos torcer para que o Frontier e a equipe de cientistas que o operam nos surpreendam novamente em breve!
Este texto foi traduzido e adaptado do site Xataka Espanha
Imagem | OLCF at ORNL
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