En un pregunta reciente Ben Crowell planteó una observación que me dejó perplejo. Obtuve una respuesta parcial buscando en la literatura, pero me gustaría saber si está en el camino correcto, y una explicación más completa para ello.
Es un hecho bien conocido en la física atómica y molecular que los estados propios electrónicos de las moléculas con simetría de inversión nunca tienen momentos dipolares electrónicos. Esto se debe a que el hamiltoniano electromagnético que gobierna la física molecular es invariante de paridad: bajo una reflexión los estados propios deben mapearse a sí mismos, pero las cantidades vectoriales no nulas -como los momentos dipolares- deben cambiar de signo.
Sin embargo, fue una noticia bastante importante a principios de este año (véase, por ejemplo, el Comunicado de prensa de la Universidad de York o la pieza en Noticias de la naturaleza , 8 de mayo de 2013 ) que los núcleos atómicos pueden tener forma de pera. Esto se predijo en los años cincuenta, como por ejemplo
Estabilidad de las deformaciones nucleares en forma de pera. K. Lee y D. R. Inglis. Phys. Rev. 108 no. 3, pp. 774-778 (1957)
y fue confirmado experimentalmente este año en
Estudios de núcleos en forma de pera mediante haces radiactivos acelerados. L. P. Gaffney, P. A. Butler et al. Naturaleza 497 , 199-204 (09 de mayo de 2013) . Emisión en la página de L.P. Gaffney de L.U. .
Un núcleo con forma de pera es aquel que tiene un momento eléctrico octupolar no nulo. La forma de pera surge de las contribuciones añadidas de las perturbaciones cuadrupolares y octupolares sobre una forma esférica, terminando con algo así:
Sin embargo, esto plantea un inmenso problema, porque los momentos octópicos tienen paridad impar. Si se refleja un núcleo con forma de pera (en lugar de uno cuadrupolar con forma de pelota de rugby), se obtiene una pera que apunta hacia el otro lado. Tener un núcleo así requiere una mezcla de contribuciones de paridad e impar a un estado propio de energía, y esto no está permitido para los estados propios de las interacciones electromagnéticas y fuertes que conservan la paridad y que (presumiblemente) dan forma a los núcleos atómicos.
Por decirlo de otro modo, tener un núcleo en forma de pera requiere una manera de saber hacia dónde apuntará la pera. El momento angular nuclear puede romper la isotropía y proporcionar un eje especial, pero la "pera" es un vector (que apunta desde la base al tallo) y se necesita una maquinaria que viole la paridad para convertir un momento angular pseudovectorial en una cantidad vectorial.
Otra forma de expresar esto es diciendo que si tal estado propio fuera posible para un hamiltoniano que conserva la paridad, entonces la versión reflejada también debería ser un estado propio degenerado e inseparable. Tener un único estado básico de este tipo significa tener una manera de levantar esa degeneración.
Entonces puedo plantear mi pregunta: ¿por qué son posibles los núcleos en forma de pera? ¿Es mi razonamiento incorrecto? Es decir, ¿pueden los hamiltonianos que conservan la paridad llevar a esos estados propios de paridad mixta? ¿O existen, de hecho, interacciones que violan la paridad y que levantan decisivamente las degeneraciones y dan forma a estos núcleos? Si es así, ¿cuáles son?
