Eles recriam no CERN uma reação nuclear que é fundamental para conhecer a evolução química da nossa galáxia e do sistema solar

Pesquisadores do Instituto de Física Corpuscular (IFIC, UV-CSIC) conseguem medir em laboratório a formação de um elemento-chave na evolução da composição química dos elementos pesados. Um isótopo deste elemento, o Chumbo-204, é produzido em estrelas vermelhas gigantes, responsável pela criação de metade dos elementos mais pesados ​​que o ferro na natureza. O artigo está publicado em -Physical Review Letters-.

Uma equipe liderada pelo Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro misto da Universitat de València (UV) e do Conselho Espanhol de Pesquisa (CSIC), conseguiu recriar em um laboratório do CERN na Suíça uma recreação nuclear que é fundamental compreender a origem e evolução da nossa galáxia e do sistema solar. Num artigo publicado em Cartas de revisão física eles descrevem como se forma o chumbo-204, um isótopo essencial para explicar a evolução da composição química da nossa galáxia desde a formação das primeiras estrelas, há cerca de doze mil milhões de anos. A formação deste isótopo nas estrelas gigantes vermelhas também permitiu datar os primeiros materiais sólidos que foram criados no sistema solar e são utilizados para determinar a sua idade.

A quantidade de Chumbo-204 (Pb204) produzida nas estrelas gigantes vermelhas não pôde ser quantificada com precisão até agora devido ao desconhecimento de uma reação nuclear que ocorre em um isótopo do elemento químico que o precede, o Tálio-204 (Tl204 ). Esse isótopo é radioativo e leva em média 3,78 anos para se desintegrar. Portanto, é extremamente complicado produzir uma amostra desse material para fazer experimentos.

Agora, um grupo de investigação do Instituto de Física Corpuscular e da Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), graças à colaboração do Instituto Paul-Scherrer (PSI) na Suíça e com o Reator Isótopo de Alto Fluxo de Grenoble no Institut Laue- Langevin (ILL), na França, conseguiram produzir uma amostra do Tálio-204 grande o suficiente para trabalhar no laboratório de experimentação com nêutrons n_TOF do CERN, localizado em Ginebra (Suíça).

Após sintetizar e caracterizar a amostra, o grupo de pesquisa mediu pela primeira vez a reação de um feixe de nêutrons sobre esse isótopo. Em seguida, eles fizeram números com especialistas em astrofísica dentro do NuGrid, uma colaboração internacional que desenvolve ferramentas para simulações de nucleossíntese em larga escala com aplicação em física nuclear.

Os resultados obtidos permitiram quantificar com precisão, pela primeira vez, a quantidade de Chumbo-204 que é produzida nas estrelas gigantes vermelhas do tipo AGB. Este tipo de estrelas tem um papel essencial na evolução da composição química dos elementos presentes na nossa galáxia e no sistema solar, sendo responsáveis ​​pela criação de metade dos elementos mais pesados ​​que o ferro na natureza. O ciclo de vida dessas estrelas contribui constantemente para o enriquecimento químico das galáxias do universo.

“O resultado obtido mostra um excelente entendimento com grande quantidade de Chumbo-204 medido em condritos carbonáceos do tipo Ivuna (CI), meteoritos que preservam a composição química do sistema solar”, explica César Domingo, pesquisador do CSIC que lidera o estudar no IFIC. “Não seria necessário recorrer a hipóteses alternativas de nucleossíntese de Pb204, como supernovas ou possíveis mecanismos de divisão que poderiam ter acontecido no nosso sistema solar primitivo”, especifica Domingo.

“Apesar de esta experiência significar um avanço significativo, precisamos de novas ideias disruptivas para podermos aceder em laboratório a mais núcleos de grande interesse como este, mas que são produzidos em ambientes estelares explosivos como supernovas ou sistemas estelares binários de neutrões”, finaliza o pesquisador.

Além disso, esta investigação significou o trabalho da tese de doutoramento de Adrià Casanovas Hoste, integrada num projecto nacional coordenado entre o Instituto de Física Corpuscular e a Universitat Politècnica de Catalunya, bem como no âmbito do projecto europeu ERC Consolidator (HYMNS).

Referências:

Casanovas-Hoste et al. (Colaboração n_TOF). Lançando luz sobre a origem do 204Pb, o mais pesado ð ' -Isótopo somente de processo no Sistema Solar. Física. Rev.. 133, 052702.