Un grupo de científicos de todo el mundo está llevando a cabo en Japón un experimento
para conocer la manera en que se forman los elementos químicos en el universo, una
de las grandes cuestiones de la física que continúan sin resolver. Se trata de BRIKEN
(Beta-delayed neutrons at RIKEN), un detector de neutrones único en su género cuyo
diseño, construcción y operación están liderados por un grupo de investigación del
Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto del Consejo Superior de
Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València.
Existen teorías científicas que postulan que los elementos más pesados que el hierro se
crean durante cataclismos cósmicos como supernovas o la fusión de estrellas de
neutrones. Este hecho quedó demostrado recientemente cuando se observó por
primera vez el choque de dos objetos con una masa algo mayor que la del Sol pero
mucho más compactos.
BRIKEN es una colaboración internacional formada por 60 investigadores de 20
instituciones científicas de Europa, América y Asia. Su portavoz es José Luis Taín
Enríquez, investigador científico del CSIC en el Instituto de Física Corpuscular. “El
objetivo del experimento es obtener datos que nos ayuden a entender el proceso de
fabricación de los elementos químicos en el universo, concretamente, de los elementos
más pesados que el hierro”, explica.
Según los científicos, el llamado proceso-r de captura neutrónica (la ‘r’ es por ‘rápido’)
contribuye a crear la mitad de los elementos químicos observados en el sistema solar.
“En el proceso-r se producen una serie de reacciones de captura de un neutrón seguidas
de una desintegración radiactiva beta, generando desde el hierro hasta los elementos
superpesados en escasos segundos. Los núcleos producidos inicialmente son muy inestables, y se desintegran mediante la emisión de neutrones paulatinamente hasta
producir los elementos que nos rodean como el iodo, el oro y el uranio”, describe Taín.
Hasta el momento, los científicos asumían que este proceso tenía lugar en entornos muy
ricos en neutrones y en fenómenos muy violentos como las explosiones de estrellas muy
masivas que han agotado su combustible nuclear (supernovas), o bien en la fusión entre
estrellas de neutrones, o entre una estrella de neutrones y un agujero negro. En octubre
pasado, científicos de todo el mundo anunciaron la primera detección del choque de
dos estrellas de neutrones. Este suceso se captó mediante varias fuentes, tanto luz como
las ondas gravitacionales e incluso los neutrinos producidos en el choque. Esto vino a
confirmar un modelo propuesto en 2010 por el físico español Gabriel Martínez-Pinedo
(GSI, Alemania) y por Brian Metzger (Universidad de Columbia, EE.UU.) para explicar la
formación de los elementos más pesados que el hierro.
Ahora, José Luis Taín y su grupo de investigación del Instituto de Física Corpuscular
acaban de poner en marcha en el laboratorio Nishina Center del centro de investigación
RIKEN, cerca de Tokio (Japón), el detector de neutrones más grande de su tipo
construido en el mundo. El experimento, llamado BRIKEN, está compuesto por una red
de 140 tubos de helio-3 (3He) que miden las desintegraciones beta de núcleos ricos en
neutrones. BRIKEN detecta los neutrones emitidos en estas desintegraciones, midiendo
sus propiedades de forma muy precisa. La pieza singular del experimento es un detector
de neutrones cuyo diseño y construcción ha sido liderado por el IFIC y la Universitat
Politécnica de Catalunya (UPC). “Es el mayor detector de su clase jamás construido para
este tipo de estudios, y nos permitirá descubrir núcleos emisores de neutrones
desconocidos hasta ahora”, concluye el investigador del IFIC.
La instalación de este singular experimento en Japón no es casual. Actualmente, los
aceleradores de partículas del centro de investigación RIKEN producen los haces de
isótopos radioactivos más intensos del mundo, ideales para recrear las condiciones
extremas de este tipo de fenómenos cósmicos. La toma de datos acaba de empezar y
los científicos esperan que se prolongue tres años. Además de José Luis Taín, los
investigadores del IFIC Alejandro Algora y Ana Isabel Morales lideran sendas propuestas
experimentales que cubren un amplio rango de núcleos exóticos, abundantes en
protones y neutrones. Se espera que los datos que obtengan sirvan para establecer
nuevos modelos sobre la estructura nuclear, además de mejorar la comprensión del
funcionamiento del proceso-r.
Más información:
https://www.wiki.ed.ac.uk/display/BRIKEN/Home
http://www.riken.jp/en/
Contacto:
José Luis Taín Enríquez. Investigador científico del CSIC en el Instituto de Física Corpuscular.
Jose.Luis.Tain@ific.uv.es // 96 354 34 97