Ilmuwan AS menjawab ketidakpastian reaksi nuklir fisika terkait pembentukan barium di bintang

Ilmuwan dari Fasilitas Beam Isotop Langka (FRIB) Amerika Serikat dan Sistem Akselerator Linier Tandem (ATLAS) Argentina berhasil menyelesaikan ketidakpastian penting dalam reaksi fisika nuklir yang membantu memahami bagaimana unsur stronsium terbentuk di bintang. Pencapaian ini melibatkan 12 institusi peserta dari Kanada dan Eropa, serta menggunakan metode tidak langsung, yaitu mengukur perilaku isotop unsur lain, kripton, untuk menyimpulkan pembentukan stronsium. Sebagian besar unsur di alam semesta dihasilkan oleh aktivitas bintang. Sejak tahun 1950-an, ilmuwan bergantung pada tiga proses yang telah ditetapkan untuk menjelaskan pembentukan unsur-unsur di atas besi, yaitu proses r (proses penangkapan neutron cepat), proses s (proses penangkapan neutron lambat), dan proses p, yang membentuk lebih banyak isotop kaya proton dengan massa lebih berat,

isotop-isotop ini tidak dapat dihasilkan melalui proses penangkapan neutron. Setiap proses melibatkan penangkapan atau pelepasan neutron, dan secara efektif menjelaskan unsur-unsur tersebut hingga tahun 1990-an. Ketika ilmuwan mulai mengamati kelimpahan unsur-unsur tertentu di bintang tua, penjelasan dari proses-proses ini mulai menunjukkan偏差, salah satunya adalah unsur stronsium. Menjelaskan kelimpahan stronsium. Stronsium adalah logam alkali tanah yang umum digunakan dalam kembang api dan pigmen pendar. Unsur ini juga dapat digunakan dalam analisis arkeologi, di mana melalui isotopnya ilmuwan dapat menentukan usia dan asal suatu spesimen. Bagi fisikawan astrofisika, memahami pembentukan stronsium membantu menjelaskan nukleosintesis, yaitu proses pembentukan unsur di dalam bintang.

Pembentukan Unsur Stronsium dan Pentingnya

Salah satu usulan untuk menjelaskan kelimpahan stronsium adalah proses i. Proses ini terjadi dalam kondisi antara proses s dan proses r, dengan kepadatan neutron dan skala waktu sekitar beberapa menit. Proses r adalah proses penangkapan neutron cepat, sedangkan proses s adalah proses penangkapan neutron lambat; proses i dengan cepat menyerap neutron dan menghasilkan unsur yang lebih berat. Meskipun model proses i dapat menjelaskan kelimpahan berbagai unsur, untuk stronsium model ini tidak berlaku karena produksinya terlalu rendah. Falk Herwig, profesor fisika dan astronomi di Universitas Victoria, menyatakan: "Model kami telah menandai penangkapan neutron kripton-88 sebagai faktor未知 utama dalam kekurangan stronsium."

Mengatasi ketidakpastian. Reaksi penangkapan neutron sulit diukur secara langsung karena sulitnya mereproduksi kondisi bintang di laboratorium; reaksi ini terjadi pada frekuensi rendah dan inti atom yang terlibat memiliki umur pendek. Para peneliti mengatasi tantangan ini dengan metode tidak langsung, yaitu memproduksi isotop yang lebih tinggi, kripton-89, dan membuatnya meluruh ke keadaan energi yang lebih rendah. Dengan menggunakan detektor SuN (Summit Sodium) milik FRIB di ATLAS, para peneliti mampu mengukur emisi sinar gama dari kripton-89, dan secara tidak langsung menyimpulkan laju penangkapan neutron kripton-88. Hasil penelitian menunjukkan bahwa laju penangkapan neutron kripton-88 jelas lebih rendah dari prediksi teori.

Kemajuan Penting dalam Mengatasi Ketidakpastian Nuklir

Ketika mereka menggunakan laju ini dalam model proses i, hasilnya menunjukkan jumlah stronsium yang dihasilkan jauh lebih mendekati data pengamatan astronomi. "Sekarang kami telah mengetahui laju reaksi ini, langkah selanjutnya sepenuhnya berada di tangan kami sebagai pemodel." Herwig menambahkan dalam rilis pers. "Dengan ketidakpastian nuklir utama telah dihilangkan, kami dapat beralih ke astrofisika, mempelajari kepadatan neutron dan durasi pembakaran, serta berusaha缩小 kesenjangan dengan apa yang kami amati di bintang-bintang paling tua." Hasil penelitian telah dipublikasikan di jurnal Communications Physics.

Item	Spesifikasi
Lembaga penelitian utama	Fasilitas Beam Isotop Langka (FRIB), Sistem Akselerator Linier Tandem (ATLAS) Argentina
Unsur kunci	Stronsium
Metode penelitian	Pengukuran tidak langsung emisi sinar gama kripton-89

Dampak Penelitian Stronsium terhadap Astrofisika

Pembentukan unsur stronsium terkait erat dengan proses nukleosintesis di dalam bintang, dan memahami mekanisme pembentukannya sangat penting bagi fisikawan astrofisika. Penelitian ini tidak hanya mengatasi偏差 penjelasan terhadap kelimpahan stronsium di masa lalu, tetapi juga memberikan arah baru bagi penelitian mendatang. Dengan menghilangkan ketidakpastian kunci, ilmuwan dapat lebih akurat menyimulasikan reaksi nuklir di interior bintang, lebih lanjut mengeksplorasi pengaruh kepadatan neutron dan durasi pembakaran, sehingga meningkatkan pemahaman keseluruhan tentang pembentukan unsur di alam semesta.