El detector ‘Rocinante’. (CSIC)

Científicos del Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto del Consejo Superior
de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València, lideran un estudio
internacional que utiliza una nueva técnica para analizar las reacciones de
desintegración que se producen en núcleos atómicos exóticos, cuya estructura hace
que sean inestables. Estas medidas, realizadas con un detector construido en el IFIC y
publicadas hoy en la revista Physical Review Letters, aportan valiosa información para
conocer los procesos de formación de elementos químicos producidos en supernovas,
donde se producen núcleos atómicos similares. Los resultados muestran que la
velocidad de la reacción de captura de neutrones en estos procesos es superior a la
esperada.
La medida utiliza un detector desarrollado por el grupo de Espectroscopía Gamma del
IFIC para medir la desintegración beta en núcleos exóticos, cuya composición con gran
número de neutrones hace que sean muy inestables y se desintegren rápidamente.
Estos núcleos se “fabrican” en el laboratorio de física nuclear de la Universidad de
Jyvaskyla (Finlandia), donde los investigadores valencianos han instalado su detector
llamado ‘Rocinante’.
“La reacción de interés, en nuestro caso la captura de un neutrón, no se puede medir
directamente en el laboratorio en este tipo de núcleos exóticos”, explica José Luis Taín,
investigador del CSIC participante en el estudio. Sin embargo, en el proceso de
desintegración radioactiva beta se alcanzan los mismos estados nucleares que en la
reacción, lo que permite una medida indirecta del proceso.
“Nuestro detector es capaz de registrar lo que pasa en el proceso con una eficiencia
cercana al cien por cien”, asegura Alejandro Algora, otro de los científicos del CSIC que
participa en el estudio. El instrumento actúa como un calorímetro, absorbiendo toda la
energía que se produce en la reacción radioactiva y eliminando otras señales que
actúan como ruido de fondo.
Los investigadores reconstruyen posteriormente la emisión de rayos gamma en estos
estados exóticos, una medida difícil porque es muy pequeña. Así, han descubierto que
la intensidad de esta emisión es superior a la esperada, de lo que deducen que la
velocidad de la reacción de captura de neutrones es también mayor.
“Esto tiene repercusiones a nivel estelar. En situaciones como las supernovas, los
átomos que forman la estrella en la explosión después del colapso son también
exóticos, inestables. Comprender cómo funcionan estos procesos en el laboratorio
ofrece información de lo que puede suceder en las estrellas. Y tener más reacciones de
lo esperado afecta al proceso de captura rápida de neutrones, el llamado ‘proceso r’”,
revela Taín.
Este proceso se produce en el interior de supernovas, y está asociado a la producción
de elementos químicos. “Aproximadamente la mitad de los elementos más pesados
que el hierro, como el oro o el uranio, se forma en este proceso. Así, este método
aporta valiosa información para analizar cómo se forman los elementos químicos
pesados y, por ejemplo, entender la abundancia de unos sobre otros, o para conocer
mejor las desintegraciones beta de productos de fisión en un reactor nuclear”, apunta
Algora.
Esta nueva técnica se va a seguir aplicando en el laboratorio de física nuclear de
Jyvaskyla, y se pretende implementar también en el centro de investigación japonés
RIKEN. El objetivo es ampliar el espectro de núcleos exóticos analizado y acercarse
progresivamente a lo que sucede en el interior de las estrellas. Los resultados
publicados en Physical Review Letters forman parte de la tesis doctoral de Ebhelixes
Valencia, dirigida por Alejandro Algora y José Luis Taín.
Enlace al artículo en Physical Review Letters:
http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.115.062502

 

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