L’IFIC lidera un experiment a Japó per a provar com es formen els elements pesats
Saber com es formen els elements químics en l'Univers és una de les grans qüestions de la Física que continuen sense resoldre. Les teories estableixen que els elements més pesats que el ferro es creen en cataclismes còsmics com supernoves o la fusió d'estels de neutrons. No obstant açò, aquest últim escenari es va comprovar recentment en observar per primera vegada el xoc de dos d'aquests objectes, amb una massa un poc major que la del Sol però molt més compactes. Ara s'ha engegat un experiment a Japó per a tractar de repetir el procés en el laboratori, i aportar així dades per a entendre com es produeix en l'Univers. Es tracta de BRIKEN, un detector de neutrons únic en el seu gènere el disseny del qual, construcció i operació està liderada per un grup de recerca de l'Institut de Física Corpuscular (IFIC, CSIC-Universitat de València).
BRIKEN és una col·laboració internacional formada per 60 investigadors de 20 institucions científiques a Europa, Amèrica i Àsia. El seu portaveu és José Luis Taín Enríquez, investigador científic del CSIC en l'Institut de Física Corpuscular. "L'objectiu de l'experiment és obtenir dades que ens ajuden a entendre el procés de 'fabricació' dels elements químics en l'Univers", explica. Concretament, dels elements més pesats que el ferro, l'últim element de la taula periòdica que es pot produir per fusió nuclear a l'interior d'un estel. A partir d'ací es necessiten altres entorns per a explicar com es produeixen elements rics en protons i neutrons.
Un d'ells es dóna en l'anomenat 'procés-r de captura neutrònica' (la 'r' és per 'ràpid'). "En el procés-r es produeixen una sèrie de reaccions de captura d'un neutró seguides d'una desintegració radioactiva beta, donant lloc des del ferro fins als elements superpesats en escassos segons. Els nuclis produïts inicialment són molt inestables, i es desintegren mitjançant l'emissió de neutrons fins a produir els elements que ens envolten com el iode, l'or i l'urani", descriu José Luis Taín. Segons els científics, el procés-r contribueix a crear la meitat dels elements químics observats en el Sistema Solar.
Fins al moment, els científics assumien que aquest procés té lloc en entorns molt rics en neutrons i en fenòmens molt violents com les explosions d'estels molt massius que han esgotat el seu combustible nuclear (supernoves), o bé en la fusió entre estels de neutrons, o entre un estel de neutrons i un forat negre. A l'octubre passat, científics de tot el món van anunciar la primera detecció del xoc de dos estels de neutrons. Aquest succés es va captar mitjançant diverses fonts, tant llum com les ones gravitacionals i fins i tot els neutrinos produïts en el xoc. Açò va venir a confirmar un model proposat en 2010 pel físic espanyol Gabriel Martínez-Pinedo (GSI, Alemanya) i Brian Metzger (Universitat de Columbia, EUA) per a explicar la formació dels elements més pesats que el ferro.
Ara, José Luis Taín i el seu grup de recerca de l'Institut de Física Corpuscular acaben d'engegar en el laboratori Nishina Center del centre de recerca RIKEN, prop de Tòquio (Japó), un detector únic, el més gran del seu tipus construït en el món. L'experiment, anomenat BRIKEN (Beta-delayed neutrons at RIKEN), està compost per una xarxa de 140 tubs d'heli-3 (3He) que mesuren les desintegracions beta de nuclis rics en neutrons. BRIKEN detecta els neutrons emesos en aquestes desintegracions, mesurant les seues propietats de forma molt precisa. La peça singular de l'experiment és un detector de neutrons el disseny dels quals i construcció ha sigut liderat per l'IFIC i la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC). "És el major detector de la seua classe mai construït per a aquest tipus d'estudis, i ens permetrà descobrir nuclis emissors de neutrons desconeguts fins ara", assegura l'investigador de l'IFIC.
La instal·lació d'aquest singular experiment a Japó no és casual. Actualment, els acceleradors de partícules del centre de recerca RIKEN produeixen els feixos d'isòtops radioactius més intensos del món, ideals per a recrear les condicions extremes d'aquest tipus de fenòmens còsmics. La presa de dades acaba de començar i els científics esperen que es perllongue tres anys. A més de José Luis Taín, els investigadors de l'IFIC Alejandro Algora i Ana Isabel Morales lideren sengles propostes experimentals que cobreixen un ampli rang de nuclis exòtics, abundants en protons i neutrons. A més de millorar la comprensió del funcionament del processe-r, aquestes dades seran molt valuosos per a establir nous models sobre l'estructura nuclear.
Més informació:
https://www.wiki.ed.ac.uk/display/briken/home
http://www.riken.jp/en/
