Al Meeting Autunno 2021 della Divisione APS di Fisica Nucleare, due gruppi di ricerca indipendenti sveleranno nuove misurazioni volte a spiegare la nascita di metà degli elementi dell'universo.

Lo studio della nucleosintesi degli elementi pesanti da parte del R Il processo pone una domanda semplice ma audace:da dove viene il materiale che costituisce il nostro sistema solare, la nostra Terra, e noi stessi veniamo davvero?

I due gruppi hanno adottato approcci opposti per trovare una risposta. Ci si dirige al laboratorio a caccia di "astrofili, " mentre l'altro guarda alle stelle per confrontare elementi pesanti.

Gli astromeri sono isomeri astrofisicamente metastabili:stati eccitati dei nuclei atomici che durano insolitamente a lungo anche nelle parti più calde dello spazio. Potrebbero reagire e decadere in modo diverso rispetto al corrispondente stato fondamentale, il che significa che potrebbero avere un ruolo speciale da svolgere nei processi che creano gli elementi che troviamo nel nostro sistema solare.

"L'influenza degli isomeri è stata studiata solo in un piccolo numero di casi, ma il nostro lavoro teorico sta dimostrando che i loro effetti sono probabilmente di vasta portata e profondi, con conseguenze su osservabili astrofisici e composizioni elementali qui a casa sulla Terra, " ha detto G. Wendell Misch, Borsista post-dottorato presso il Los Alamos National Laboratory, che fornisce una panoramica delle ultime ricerche sugli astromeri durante la riunione.

Ad esempio, gli astronomi potrebbero influenzare il processo r che produce elementi pesanti. Misch collabora con lo scienziato Matthew Mumpower, anche a Los Alamos, così come lo scienziato Kay Kolos del Lawrence Livermore National Laboratory e un team di ricercatori dell'Argonne National Laboratory, con l'obiettivo di misurare le energie ancora sconosciute di questi astronomi potenzialmente influenti.

Per registrare la differenza di energia tra lo stato fondamentale e lo stato isomerico dei nuclei chiave in decadimento, il team utilizza la Canadian Penning Trap presso l'Argonne National Laboratory. Questo dispositivo cattura gli ioni radioattivi prodotti dalle sorgenti Californium Rare Isotope Breeder Upgrade (CARIBU) e consente misurazioni della differenza di energia.

All'incontro, Kolos presenterà risultati sperimentali preliminari che si ripercuotono sul lavoro teorico di Misch.

"Con i nostri risultati, i teorici potranno calcolare il R -processa la nucleosintesi per una migliore precisione. Queste misurazioni aiuteranno a chiarire cosa succede alle popolazioni di astromeri nell'ambiente in rapido raffreddamento dopo la fine del processo r, " ha detto Kolo.

Nel frattempo, un altro gruppo intraprende un insolito, direzione completamente nuova per rivelare la storia delle origini dei nostri elementi più pesanti:confrontare la loro produzione con ciò che si trova nelle stelle.

"La forma più densa di materia luminosa nell'universo esiste nelle stelle di neutroni:il punto di arresto finale nella vita di certe stelle molto più massicce del sole, "ha detto Erika Holmbeck, Hubble Fellow della NASA presso gli Osservatori Carnegie.

Holmbeck e collaboratori hanno esaminato gli elementi pesanti simulando la loro produzione nelle stelle di neutroni e osservando quegli elementi anche in altre stelle. Da questi congiunti R -studi di processo, hanno sviluppato una nuova equazione di stato che descrive le stelle di neutroni.

I loro risultati preliminari, che Holmbeck presenterà alla riunione, concordano sia con le previsioni teoriche che con le misurazioni che sondano le stesse stelle di neutroni dal telescopio NICER della NASA.

"Sebbene questo approccio sia drasticamente diverso da altri metodi, troviamo sorprendentemente un accordo sia con le misurazioni NICER che con i calcoli teorici sulla struttura di queste stelle esotiche. I risultati spiegano anche contemporaneamente l'origine degli elementi più pesanti presenti nel nostro sistema solare, " disse Holmbeck.