Investigadores de la Instalación de Haz de Isótopos Raros (FRIB, por sus siglas en inglés) han logrado recrear en el laboratorio una inusual reacción cósmica, lo que ofrece una nueva vía para rastrear el origen de algunos de los elementos más escasos del universo.
Mediante el uso de un haz de isótopos raros, el equipo midió directamente el proceso por el cual el arsénico-73 captura un protón para formar selenio-74. El experimento aporta nuevos datos sobre la formación de los p-núcleos, isótopos ricos en protones y más pesados que el hierro que han desconcertado a los astrofísicos durante décadas.
El estudio, publicado en la revista Physical Review Letters, contó con la colaboración de más de 45 científicos de 20 instituciones de Estados Unidos, Canadá y Europa.
Resolviendo el misterio de los p-núcleos
La mayoría de los elementos más pesados que el hierro se forman mediante procesos de captura de neutrones en las estrellas. Sin embargo, los p-núcleos no pueden producirse de esta manera, lo que ha convertido su origen en objeto de un intenso estudio durante más de 60 años.
Una de las principales teorías sugiere que estos elementos se crean a través del proceso gamma durante las explosiones de supernovas. En estos entornos extremos, el calor intenso produce rayos gamma que desprenden partículas de los núcleos pesados ya existentes.
Debido a que muchos de los isótopos implicados en este proceso tienen una vida muy corta, los científicos han dependido históricamente de modelos teóricos en lugar de mediciones directas.
"Aunque el origen de los p-núcleos ha sido objeto de estudio durante más de 60 años, las mediciones de reacciones importantes en isótopos de vida corta son casi inexistentes", afirmó Artemis Tsantiri, investigador posdoctoral de la Universidad de Regina y líder del estudio.
Tsantiri señaló que experimentos de esta magnitud solo son posibles ahora gracias a instalaciones avanzadas como la FRIB.
Para realizar la prueba, el equipo generó un haz de arsénico-73 utilizando el acelerador ReA de la FRIB y lo dirigió hacia una cámara de gas hidrógeno. Al medir la reacción directa, los investigadores pudieron determinar la velocidad del proceso inverso, algo fundamental para comprender cómo se crea y se destruye el selenio-74 en el espacio.
Si bien las nuevas mediciones ayudaron a reducir a la mitad la incertidumbre en los modelos astrofísicos, los datos también revelaron lagunas en las teorías actuales. Los hallazgos sugieren que, aunque el equipo ha esclarecido los límites de la formación del p-núcleo más ligero, aún no se comprende la historia completa de la nucleosíntesis estelar.
