La mayoría de las reacciones nucleares que impulsan la nucleosíntesis de los elementos en nuestro universo ocurren en condiciones de plasma estelar muy extremas. Este ambiente intenso que se encuentra en el interior profundo de las estrellas ha hecho casi imposible que los científicos realicen mediciones nucleares en estas condiciones.- hasta ahora.
En una colaboración interdisciplinaria única entre los campos de física del plasma, astrofísica nuclear y fusión láser, un equipo de investigadores que incluye científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore LLNL, la Universidad de Ohio, el Instituto de Tecnología de Massachusetts MIT y LosAlamos National Laboratory LANL, describe experimentos realizados en condiciones como las de interiores estelares. Los hallazgos del equipo fueron publicados por Física de la naturaleza .
Los experimentos son las primeras mediciones termonucleares de secciones transversales de reacción nuclear, una cantidad que describe la probabilidad de que los reactivos experimenten una reacción de fusión, en condiciones de plasma de alta densidad de energía que son equivalentes a los núcleos ardientes de estrellas gigantes, es decir, 10-40 veces más masivo que el Sol. Estas condiciones extremas de plasma cuentan con densidades de isótopos de hidrógeno comprimidas por un factor de mil a cerca de la del plomo sólido y temperaturas calentadas a ~ 50 millones de Kelvin. Estas también son las condiciones en las estrellasque conducen a supernovas, las explosiones más masivas del universo.
"Ordinariamente, este tipo de experimentos de astrofísica nuclear se realizan en experimentos de aceleración en el laboratorio, que se vuelven particularmente desafiantes a las bajas energías a menudo relevantes para la nucleosíntesis", dijo el físico de LLNL Dan Casey, autor principal del artículo. "las secciones transversales de reacción caen rápidamente con la disminución de la energía reactiva, las correcciones de detección de electrones unidos se vuelven significativas y las fuentes de fondo terrestres y cósmicas se convierten en un desafío experimental importante ".
El trabajo se realizó en la Instalación Nacional de Encendido NIF de LLNL, la única herramienta experimental en el mundo capaz de crear temperaturas y presiones como las que se encuentran en los núcleos de estrellas y planetas gigantes. Utilizando el enfoque de conducción indirecta, se utilizó NIF paraimpulse una implosión de cápsula llena de gas, calentando las cápsulas a temperaturas extraordinarias y comprimiéndolas a altas densidades donde pueden ocurrir reacciones de fusión.
"Uno de los hallazgos más importantes es que reproducimos mediciones previas realizadas en aceleradores en condiciones radicalmente diferentes", dijo Casey. "Esto realmente establece una nueva herramienta en el campo de la astrofísica nuclear para estudiar diversos procesos y reacciones que pueden ser difíciles de detectar".acceder de cualquier otra forma "
"Quizás lo más importante, este trabajo sienta las bases para posibles pruebas experimentales de fenómenos que solo se pueden encontrar en las condiciones extremas de plasma de los interiores estelares. Un ejemplo es la detección de electrones en plasma, un proceso que es importante en la nucleosíntesis pero no ha sidoobservado experimentalmente ", agregó Casey.
Ahora que el equipo ha establecido una técnica para realizar estas mediciones, equipos relacionados como el dirigido por Maria Gatu Johnson en el MIT están buscando explorar otras reacciones nucleares y formas de intentar medir el impacto de los electrones de plasma en las reacciones nucleares.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por DOE / Laboratorio Nacional Lawrence Livermore . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :