Fisici a caccia di indizi sulla formazione degli elementi sulle isole di inversione
Un team internazionale di scienziati ha gettato nuova luce su come gli elementi più pesanti si formano durante le supernove. Il team, che è stato in parte finanziato dall'UE, è arrivato alle sue conclusioni dopo aver esaminato le cosiddette isole di inversione, dove i nuclei atomici assumono delle forme inaspettate. Lo studio è stato pubblicato nella rivista Physical Review Letters. L'UE ha sostenuto il lavoro attraverso il progetto EURONS ("European nuclear structure integrated infrastructure initiative"), che ha ricevuto 14 milioni di euro nell'ambito della linea di bilancio "Infrastrutture per la ricerca" del Sesto programma quadro (6° PQ). Quando l'universo è nato, conteneva soltanto gli elementi più leggeri: idrogeno ed elio. Altri elementi relativamente leggeri, come il carbonio e l'ossigeno, si sono formati all'interno delle prime stelle mediante la fusione dei nuclei atomici. Tuttavia, gli elementi più pesanti del ferro (tra cui oro, argento e uranio) devono la propria esistenza alle supernove. Quando le stelle esplodono, viene generata un'ampia gamma di nuclei atomici pesanti. Questi solitamente decadono in elementi più stabili attraverso una serie di fasi intermedie di breve durata. I nuclei atomici sono formati da numeri diversi di protoni e neutroni, e i fisici atomici hanno presentato un modello per prevedere quali combinazioni di neutroni e protoni dovrebbero essere le più stabili. Di particolare interesse per i fisici sono i cosiddetti "numeri magici"; se il numero di protoni e neutroni di un nucleo coincide con un "numero magico", quel nucleo possiederà una struttura stabile e una forma quasi perfettamente sferica. Tuttavia, a volte i nuclei che dovrebbero essere "magici" non corrispondono alle aspettative dei fisici; questi formano le cosiddette "isole di inversione". Un esempio di ciò è quello che dovrebbe essere il nucleo magico dell'isotopo del magnesio-32, che contiene 12 protoni e 20 neutroni. Secondo questa teoria, il nucleo del magnesio-32 dovrebbe essere perfettamente sferico. In effetti, nel suo stato energetico più basso, la forma del nucleo è piuttosto quella di un pallone da rugby o da football americano che non di una sfera. Per studiare questa isola di inversione, i ricercatori hanno creato del magnesio-32 bombardando un isotopo radioattivo dell'idrogeno chiamato trizio con magnesio-30. In questo processo, due neutroni sono stati trasferiti dal nucleo del trizio al nucleo del magnesio, creando il magnesio-32. Gli esperimenti si sono svolti al CERN, l'Organizzazione europea per la ricerca nucleare (CERN) in Svizzera. Secondo la teoria, il magnesio-32 dovrebbe passare dalla sua forma deformata a una forma sferica solo quando esso raggiunge gli stati energetici più elevati. Questo studio rappresenta la prima occasione in cui i ricercatori hanno confermato l'esistenza di una versione sferica del nucleo del magnesio-32. In effetti, i ricercatori hanno scoperto che il magnesio-32 assume una forma sferica a un livello molto inferiore rispetto a quanto era stato previsto. I ricercatori fanno notare che questo solleva delle domande relative alla precisione dei modelli che prevedono i cambiamenti nella struttura atomica. Saranno necessari ulteriori esperimenti prima che i ricercatori possano fornire una completa descrizione dei processi che si svolgono nelle isole di inversione. "Noi eravamo molto felici per essere finalmente riusciti a confermare l'esistenza dei nuclei sferici di magnesio-32," ha commentato il professor Reiner Krücken, titolare di Fisica adronica e nucleare presso la Technische Universität München, in Germania. "Ma queste informazioni presentano nuove sfide a noi fisici. Per essere in grado di prevedere l'esatto processo della sintesi degli elementi nelle esplosioni stellari, noi abbiamo bisogno di comprendere meglio il meccanismo che causa i cambiamenti nella struttura del guscio." A questa ricerca hanno partecipato anche scienziati in Belgio, Danimarca, Francia, Germania, Spagna, Regno Unito e Stati Uniti.Per maggiori informazioni, visitare: Technische Universität München: http://www.tumuenchen.de/ Physical Review Letters: http://prl.aps.org/
Paesi
Belgio, Svizzera, Germania, Danimarca, Spagna, Francia, Italia, Regno Unito, Stati Uniti