Científicos estadounidenses resuelven la incertidumbre sobre la reacción nuclear que forma el estroncio en las estrellas

Científicos de la Instalación de Haces de Isótopos Radiactivos de Estados Unidos (FRIB) y del Sistema Acelerador Tandem Lineal de Argentina (ATLAS) lograron resolver una incertidumbre clave en una reacción nuclear que ayuda a comprender cómo se forma el estroncio en las estrellas. Este logro involucró a 12 instituciones participantes de Canadá y Europa, y empleó un método indirecto: medir el comportamiento de los isótopos de otro elemento, el criptón, para inferir la formación del estroncio. La mayor parte de los elementos del universo se generan por la actividad estelar. Desde la década de 1950, los científicos se han apoyado en tres procesos establecidos para explicar la formación de los elementos más pesados que el hierro: el proceso r (captura rápida de neutrones), el proceso s (captura lenta de neutrones) y el proceso p, que produce isótopos más pesados ricos en protones,

Estos isótopos no pueden fabricarse mediante procesos de captura de neutrones. Cada uno de estos procesos implica la captura o eliminación de neutrones y explicaba satisfactoriamente estos elementos hasta la década de 1990. Sin embargo, cuando los científicos empezaron a observar la abundancia de ciertos elementos en estrellas antiguas, estas explicaciones comenzaron a presentar desviaciones, y uno de los casos es el del estroncio. Explicar la abundancia del estroncio El estroncio es un metal alcalinotérreo utilizado habitualmente en fuegos artificiales y pigmentos luminosos. También se emplea en análisis arqueológicos, ya que sus isótopos ayudan a los científicos a determinar la antigüedad y el origen de las muestras. Para los astrofísicos, comprender la formación del estroncio contribuye a explicar la nucleosíntesis, es decir, el proceso por el cual las estrellas generan elementos.

La formación del estroncio y su importancia

Una de las propuestas para explicar la abundancia del estroncio es el proceso i. Este ocurre en condiciones intermedias entre los procesos s y r, con densidades de neutrones y escalas de tiempo del orden de unos pocos minutos. El proceso r consiste en la captura rápida de neutrones, el proceso s en la captura lenta, mientras que el proceso i absorbe neutrones con rapidez para generar elementos más pesados. Aunque los modelos del proceso i pueden explicar la abundancia de diversos elementos, en el caso del estroncio no resultan aplicables, ya que su producción es demasiado baja. Falk Herwig, profesor de Física y Astronomía de la University of Victoria, señaló: «Nuestros modelos han identificado la captura de neutrones del criptón-88 como el factor desconocido clave para explicar el déficit de estroncio».

Eliminar la incertidumbre Las reacciones de captura de neutrones son difíciles de medir de forma directa porque reproducir las condiciones estelares en el laboratorio resulta complejo: estas reacciones ocurren con poca frecuencia y los núcleos atómicos involucrados tienen una vida muy corta. Para superar este reto, los investigadores emplearon un método indirecto: produjeron el criptón-89, un isótopo más pesado, y lo dejaron decaer a un estado de menor energía. Utilizando el detector SuN (Summed Na) del FRIB en el ATLAS, los investigadores pudieron medir la emisión de rayos gamma del criptón-89 e inferir indirectamente la tasa de captura de neutrones del criptón-88. Los resultados muestran que la tasa de captura de neutrones del criptón-88 es claramente inferior a las predicciones teóricas.

Avance clave para eliminar la incertidumbre nuclear

Cuando incorporaron esta tasa en los modelos del proceso i, los resultados mostraron que la cantidad de estroncio producida se acerca mucho más a los datos de las observaciones astronómicas. «Ahora que conocemos esta tasa de reacción, el trabajo siguiente depende completamente de quienes desarrollamos los modelos», añadió Herwig en un comunicado de prensa. «Con la principal incertidumbre nuclear eliminada, podemos转向 la astrofísica para investigar la densidad de neutrones y los tiempos de combustión, y reducir la brecha con lo que observamos en las estrellas más antiguas». Los resultados se han publicado en la revista Communications Physics.

Concepto	Detalle
Principales instituciones	Instalación de Haces de Isótopos Radiactivos (FRIB), Sistema Acelerador Tandem Lineal de Argentina (ATLAS)
Elemento clave	Estroncio
Método de investigación	Medición indirecta de la emisión de rayos gamma del criptón-89

Implicaciones de la investigación del estroncio para la astrofísica

La formación del estroncio está estrechamente ligada a los procesos de nucleosíntesis estelar, por lo que comprender su mecanismo resulta fundamental para los astrofísicos. Este estudio no solo resuelve las desviaciones que existían en la explicación de la abundancia del estroncio, sino que también abre nuevas líneas de investigación. Al eliminar una incertidumbre clave, los científicos pueden modelar con mayor precisión las reacciones nucleares en el interior de las estrellas, explorar con más detalle los efectos de la densidad de neutrones y los tiempos de combustión, y avanzar así en la comprensión global de la formación de los elementos en el universo.