O estudo de núcleos exóticos era e ainda é um dos campos mais atuais na área de Estrutura e Dinâmica Nuclear. O advento de aceleradores que produzem feixes secundários de núcleos beta-radioativos teve enorme impacto e abriu novos campos de pesquisa. O Ribras (Radioactive Ion Beams in Brasil) é produto desses avanços na física. O sistema de duplo solenóide supercondutor, instalado no Laboratório Pelletron, do Instituto de Física da USP, é o primeiro e único equipamento para a produção de feixes secundários de núcleos exóticos do Brasil e da América Latina.
O sistema RIBRAS trabalha com núcleos exóticos leves, ou seja, com a massa menor que 20. Os feixes secundários mais intensos produzidos são o 8Li e 6He. Por exemplo, o lítio estável possui 7 de massa (3 prótons e 4 nêutrons); com a reação, esse elemento passa a ser acrescido de 1 nêutron. “Em geral, são energias de ligação muito menores que os núcleos estáveis e cuja dinâmica de reações nucleares é muito mais complexa. As meias-vidas destes núcleos variam de milissegundos, minutos até horas ou anos; o 8Li chega a 0.839 segundos”, afirma o professor.
Colaboração internacional
O grupo está iniciando uma colaboração com o Grupo de Elementos Pesados do Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL-EUA) para a instalação de uma estação de espectroscopia, utilizando o feixe de 8Li do Ribras, a fim de estudar a ressonância magnética nuclear por detecção-beta.
A ressonância magnética nuclear tradicional é um fenômeno físico no qual os núcleos em um campo magnético forte e constante são perturbados por um campo magnético oscilante fraco e respondem produzindo um sinal eletromagnético com uma frequência característica do campo magnético no núcleo. Já a β-NMR é uma técnica de espectroscopia recentemente desenvolvida, que envolve a implantação de um núcleo radioativo (8Li) polarizado, em um meio material, seguida pela observação da assimetria do seu decaimento beta.
Esta técnica apresenta uma sensibilidade e precisão superior à tradicional. Segundo Lichtenthäler, “suas aplicações são muito extensas, abrangendo diversas áreas da ciência, incluindo análise de materiais, conservação de energia, biofísica e até medicina, já que oferece informações detalhadas das propriedades em escala nanométrica”.
As técnicas de β-NMR têm sido utilizadas para investigações de materiais e, em particular, no desenvolvimento de baterias de lítio – muito utilizadas nos equipamentos eletrônicos, como notebooks, smartphones, câmeras fotográficas e veículos elétricos – com maior conservação de energia.
A instalação do espectrômetro no Ribras está na fase de experimentos, o que, segundo o professor, representa um grande avanço para a produção científica futura. “É fundamental investir em pesquisas científicas. Seja pelo impacto na educação, seja pelas aplicações subsequentes, é assim que se produz conhecimento, que é base de toda a riqueza humana”.
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