Immagina di poter vedere aspetti microscopici di una nova classica, un'enorme esplosione stellare sulla superficie di una nana bianca (grande circa quanto la Terra), in un laboratorio piuttosto che da lontano tramite un telescopio.

Detonazioni cosmiche di questa scala e più grandi hanno creato molti degli atomi nei nostri corpi, dice Christopher Wrede della Michigan State University, che ha presentato al meeting dell'American Association for the Advancement of Science. Un modo sicuro per studiare questi eventi nei laboratori sulla Terra è indagare sui nuclei esotici o "isotopi rari" che li influenzano.

"Gli astronomi osservano le stelle che esplodono e gli astrofisici le modellano su supercomputer, " disse Wrede, assistente professore di fisica presso il National Superconducting Cyclotron Laboratory della MSU. "Alla NSCL e, in futuro presso la Facility for Rare Isotope Beams, siamo in grado di misurare le proprietà nucleari che guidano le esplosioni stellari e sintetizzare gli elementi chimici - input essenziale per i modelli. Gli isotopi rari sono come il DNA delle stelle che esplodono".

La presentazione di Wrede ha spiegato come vengono prodotti e studiati gli isotopi rari presso l'NSCL di MSU, e come fanno luce sull'evoluzione della materia visibile nell'universo.

"Isotopi rari ci aiuteranno a capire come le stelle hanno trasformato parte dell'idrogeno e dell'elio del gas del Big Bang in elementi che costituiscono i pianeti solidi e la vita, " Ha detto Wrede. "Gli esperimenti in strutture di fasci di isotopi rari stanno iniziando a fornire le informazioni dettagliate sulla fisica nucleare necessarie per comprendere le nostre origini".

In un recente esperimento, Il team di Wrede ha studiato la produzione stellare dell'isotopo radioattivo alluminio-26 presente nella Via Lattea. Un'iniezione di alluminio-26 nella nebulosa che ha formato il sistema solare potrebbe aver influenzato la quantità di acqua sulla Terra.

Usando un raro fascio di isotopi creato a NSCL, il team ha determinato l'ultimo tasso sconosciuto di reazione nucleare che influenza la produzione di alluminio-26 nelle novae classiche.

Hanno concluso che fino al 30 percento potrebbe essere prodotto in novae, e il resto deve essere prodotto in altre fonti come le supernove.

La ricerca futura può ora concentrarsi sul conteggio del numero di novae nella galassia all'anno, modellando l'idrodinamica delle novae e studiando le altre sorgenti in completo dettaglio nucleare.

Per estendere la loro portata a eventi astrofisici più estremi, gli scienziati nucleari continuano a migliorare la loro tecnologia e le loro tecniche. Tradizionalmente, fasci di ioni stabili sono stati utilizzati per misurare le reazioni nucleari. Per esempio, bombardare un foglio di alluminio con un raggio di protoni può produrre atomi di silicio. Però, Le stelle che esplodono producono isotopi radioattivi di alluminio che decadono in altri elementi troppo rapidamente per farne un bersaglio di alluminio.

"Con FRIB, invertiremo il processo; creeremo un raggio di ioni di alluminio radioattivo e lo useremo per bombardare un bersaglio di protoni, " ha detto Wrede. "Una volta che FRIB sarà online, saremo in grado di misurare molte più reazioni nucleari che colpiscono le stelle che esplodono".