{"id":15266,"date":"2024-02-21T14:49:51","date_gmt":"2024-02-21T12:49:51","guid":{"rendered":"https:\/\/igfae.usc.es\/~igfae-old\/?p=15266"},"modified":"2024-02-21T14:49:51","modified_gmt":"2024-02-21T12:49:51","slug":"el-igfae-contribuye-en-una-nueva-tecnica-para-estudiar-reacciones-nucleares-en-explosiones-estelares","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/igfae.usc.es\/~igfae-old\/es\/el-igfae-contribuye-en-una-nueva-tecnica-para-estudiar-reacciones-nucleares-en-explosiones-estelares\/","title":{"rendered":"EL IGFAE contribuye en una nueva t\u00e9cnica para estudiar reacciones nucleares en explosiones estelares"},"content":{"rendered":"

Un art\u00edculo publicado en la revista Physical Review Letters<\/em><\/a> describe una nueva t\u00e9cnica para determinar y estudiar las reacciones nucleares que tienen lugar en explosiones estelares, como las supernovas. En el trabajo ha participado el investigador Yassid Ayyad, del Instituto Galego de F\u00edsica de Altas Enerx\u00edas (IGFAE), centro mixto de la Universidade de Santiago de Compostela y la Xunta de Galicia, que se ha encargado de desarrollar parte del an\u00e1lisis y el marco de simulaciones necesarias para interpretar los resultados. Estos datos abren, seg\u00fan el equipo encargado del trabajo, una nueva v\u00eda para abordar una serie de retos cient\u00edficos, incluyendo la astrof\u00edsica y la f\u00edsica de neutrinos.<\/p>\n

Tal y como explican, estudiar las reacciones nucleares que se producen en las supernovas es esencial para conocer la evoluci\u00f3n del universo. Hay un tipo de supernovas, las de colapso del n\u00facleo, que afectan a las estrellas de m\u00e1s de ocho masas solares al final de su ciclo vital. En este proceso, estas estrellas gigantes generan un agujero negro o una estrella de neutrones muy densa.<\/p>\n

Durante este colapso, los n\u00facleos at\u00f3micos de los elementos presentes en el n\u00facleo de la estrella capturan electrones. Estas reacciones reducen la presi\u00f3n de la estrella y generan neutrinos que se llevan la energ\u00eda. Por tanto, modelizar y entender mejor estas reacciones ayuda a desentra\u00f1ar los aspectos a\u00fan desconocidos en este tipo de fen\u00f3menos de gran magnitud.<\/p>\n

Reacciones de intercambio de carga<\/strong><\/p>\n

Los equipos que estudian las reacciones que generan esta captura de electrones pueden obtener informaci\u00f3n de manera indirecta sobre las tasas de esta captura. Lo hacen mediante las denominadas reacciones de intercambio de carga, que pueden desarrollarse de manera controlada en un laboratorio. En ellas, el n\u00facleo inicial y el producto final son los mismos que se observan en las reacciones estelares. Por ello, si se obtiene informaci\u00f3n sobre la probabilidad de que ocurra esta reacci\u00f3n, es posible calcular la velocidad de reacci\u00f3n de captura de electrones que se produce en una supernova.<\/p>\n

Sin embargo, hasta ahora, ha habido un obst\u00e1culo dif\u00edcil de superar en esta observaci\u00f3n indirecta: s\u00f3lo pueden estudiarse los is\u00f3topos que son estables en las condiciones del planeta Tierra, y muchos de los is\u00f3topos que se generan en las estrellas que colapsan apenas viven una peque\u00f1a fracci\u00f3n de segundo cuando son producidos en laboratorio.<\/p>\n

La relevancia del nuevo trabajo en el que participa el IGFAE recae en que el art\u00edculo ahora publicado ha desarrollado una nueva herramienta para superar este obst\u00e1culo, en un experimento realizado en el Laboratorio Nacional de Ciclotrones Superconductores (NSCL) de Estados Unidos, en la Universidad Estatal de Michigan.<\/p>\n

Para ello, se inyect\u00f3 un haz de ox\u00edgeno-14 inestable en una C\u00e1mara de Proyecci\u00f3n Temporal en modo Blanco Activo (AT-TPC, por sus siglas en ingl\u00e9s) llena de gas deuterio. A partir de esto, se identificaron eventos en los que se produc\u00eda nitr\u00f3geno-14, el mismo producto que aparecer\u00eda tras una reacci\u00f3n de captura de electrones en el ox\u00edgeno-14. En esta reacci\u00f3n, un n\u00facleo de deuterio en el gas, formado por un prot\u00f3n y un neutr\u00f3n, se convierte en dos protones.<\/p>\n

\u201cEs la primera vez que se logra medir esta reacci\u00f3n en un is\u00f3topo radioactivo con la resoluci\u00f3n suficiente\u201d, explica Yassid Ayyad, investigador Ram\u00f3n y Cajal en la USC. \u201cPara ello usamos el AT-TPC, un detector gaseoso capaz de medir protones de muy baja energ\u00eda. Para llevar a cabo el experimento con \u00e9xito, el grupo del IGFAE ha desarrollado herramientas de simulaci\u00f3n y an\u00e1lisis avanzadas\u201d, a\u00f1ade.<\/p>\n

El dispositivo AT-TPC permite tomar una \u00abfoto\u00bb de las huellas de los dos protones que se obtienen. Esto es suficiente para extraer la informaci\u00f3n necesaria que determina las reacciones de captura de electrones.<\/p>\n

Adem\u00e1s, el experimento con el ox\u00edgeno-14 proporcion\u00f3 buenos resultados para comprender las diferencias entre los c\u00e1lculos te\u00f3ricos consolidados, que requieren un factor de correcci\u00f3n necesario para ajustarlos a los datos experimentales. Estos datos se obtuvieron con modelos te\u00f3ricos desarrollados m\u00e1s recientemente, basados en principios fundamentales, y que no requieren un factor de escala. Por ello, el resultado no s\u00f3lo es importante para las aplicaciones astrof\u00edsicas, sino tambi\u00e9n para comprender mejor las propiedades fundamentales de los n\u00facleos at\u00f3micos.<\/p>\n

De esta manera, el experimento ahora publicado allana el camino para futuras pruebas con n\u00facleos m\u00e1s pesados y menos estables que puedan producirse en las instalaciones donde se desarrollan estos trabajos.<\/p>\n

Actualmente, el equipo que lidera Yassid Ayyad se encuentra preparando un nuevo trabajo relacionado con esta nueva t\u00e9cnica. \u201cAhora mismo estamos trabajando para realizar un experimento similar en julio de este a\u00f1o, usando el mismo dispositivo experimental, pero esta vez mediremos la respuesta electromagn\u00e9tica del 11<\/sup>Li, un n\u00facleo muy ex\u00f3tico que se caracteriza por ser tener dos neutrones orbitando lejos del n\u00facleo. Es lo que se conoce como n\u00facleo halo\u201d, a\u00f1ade Ayyad. \u201cEsta propuesta est\u00e1 liderada por nuestro grupo de investigaci\u00f3n y servir\u00e1 como tema de tesis de uno de nuestros estudiantes\u201d, concluye.<\/p>\n

\n

\"\"<\/p>\n

La figura muestra la visualizaci\u00f3n de un suceso en la C\u00e1mara AT-TPC. Un ox\u00edgeno-14 entrante (arriba a la derecha) reacciona con un n\u00facleo de deuterio, creando nitr\u00f3geno-14 y dos protones. Las trazas de protones se reconstruyen en la c\u00e1mara.<\/em><\/p>\n

(Nota: Las otras trayectorias est\u00e1n dibujadas a mano s\u00f3lo con fines ilustrativos. No se observan realmente en la c\u00e1mara).<\/em><\/p>\n

\u00a0Los productos de la reacci\u00f3n del nitr\u00f3geno-14 salen de la c\u00e1mara y se detectan en el espectr\u00f3metro magn\u00e9tico S800.<\/em><\/p>\n

Cr\u00e9dito de la imagen: Remco Zegers (FRIB)<\/em><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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