¿Cómo se generan los grandes átomos ricos en protones en las estrellas?
Excepto los más ligeros, todos los átomos se generan en las estrellas, en distintas fases de la evolución estelar, mediante distintos procesos nucleosintéticos. Los elementos químicos más pesados que el hierro se generan principalmente mediante reacciones nucleares inducidas por neutrones. Sin embargo, existen varias docenas de isótopos pesados y ricos en protones que no se pueden crear mediante las reacciones nucleares inducidas por neutrones que se observan a lo largo de la evolución estelar. Estos se denominan isótopos p. El proceso p es uno de los menos conocidos de la nucleosíntesis. Los cálculos de los modelos de procesos p implican enormes redes de reacciones y para realizar los cálculos se necesitan, como datos de entrada, las velocidades de todas ellas. Los cálculos mediante modelos no han podido reproducir con fidelidad las abundancias de isótopos p que se observan en la naturaleza. Un motivo de este fallo es que no se conoce la física nuclear necesaria para elaborar los modelos suficientemente. Por este motivo, es esencial determinar experimentalmente las velocidades de reacción a partir de las medidas transversales de las reacciones. La base de datos experimental disponible sobre los procesos p carece de datos sobre las secciones transversales inducidas por radiación alfa en la región de masas de los isótopos p pesados. El principal objetivo del proyecto ATOMKI-PPROCESS (Nuclear reaction studies relevant to the astrophysical p-process nucleosynthesis) fue investigar las reacciones inducidas por partículas cargadas en los intervalos de masa y energía del proceso p. Se hizo especial hincapié en el estudio de las reacciones nucleares en esta región. Uno de los parámetros nucleares de entrada más importantes e inciertos para los cálculos es el potencial óptico del núcleo alfa. Esta cantidad se puede estudiar experimentalmente mediante experimentos de dispersión alfa elástica de alta precisión. Determinar los potenciales ópticos mediante experimentos de dispersión fue el segundo objetivo principal del proyecto. Para realizar las mediciones de sección transversal planificadas se necesitaron instrumentos electrónicos nucleares modernos y detectores gamma de alta eficiencia. Los investigadores mejoraron la cámara de dispersión que se utilizaba para experimentos de dispersión alfa elástica. Además, diseñaron, construyeron y probaron una nueva cámara objetivo para realizar mediciones de sección transversal en el haz. Los miembros de ATOMKI-PPROCESS completaron experimentos de anillo de almacenamiento técnicamente difíciles y estudios de reacción inducidos mediante radiación alfa. Además, se realizaron mediciones de alta precisión de la semivida de desintegración de los isótopos radioactivos implicados. Sobre la base de experimentos de dispersión, se ha sugerido un nuevo potencial óptico de núcleo alfa global para aplicaciones astrofísicas. Los conjuntos de datos obtenidos en el proyecto han sido una aportación importante a la mejora del conocimiento de la generación de isótopos p en el universo.
Palabras clave
Supernovas, procesos p nucleares, isótopos, reacción nuclear, nucleosíntesis, dispersión alfa, detectores gamma, mediciones de semivida
