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    Los científicos investigan las condiciones de los interiores estelares para medir las reacciones nucleares

    Por primera vez, Los científicos han realizado mediciones termonucleares de secciones transversales de reacciones nucleares en condiciones extremas como las de los interiores estelares. Crédito:Laboratorio Nacional Lawrence Livermore

    La mayoría de las reacciones nucleares que impulsan la nucleosíntesis de los elementos de nuestro universo ocurren en condiciones de plasma estelar muy extremas. Este intenso entorno que se encuentra en el interior profundo de las estrellas ha hecho casi imposible para los científicos realizar mediciones nucleares en estas condiciones, hasta ahora.

    En una colaboración interdisciplinaria única entre los campos de la física del plasma, astrofísica nuclear y fusión láser, un equipo de investigadores que incluye científicos del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore (LLNL), Universidad de Ohio, el Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) y el Laboratorio Nacional de Los Alamos (LANL), describen experimentos realizados en condiciones como las de los interiores estelares. Los hallazgos del equipo fueron publicados hoy por Física de la naturaleza .

    Los experimentos son las primeras mediciones termonucleares de secciones transversales de reacciones nucleares, una cantidad que describe la probabilidad de que los reactivos experimenten una reacción de fusión, en condiciones de plasma de alta densidad de energía que son equivalentes a los núcleos en llamas de estrellas gigantes. es decir, de 10 a 40 veces más masivo que el sol. Estas condiciones extremas del plasma cuentan con densidades de isótopos de hidrógeno comprimidas en un factor de mil hasta cerca de la del plomo sólido y temperaturas calentadas a ~ 50 millones de Kelvin. Estas también son las condiciones en las estrellas que conducen a las supernovas, las explosiones más masivas del universo.

    "Ordinariamente, este tipo de experimentos de astrofísica nuclear se realizan en experimentos con aceleradores en el laboratorio, que se vuelven particularmente desafiantes a bajas energías, a menudo relevantes para la nucleosíntesis, "dijo el físico de LLNL Dan Casey, el autor principal del artículo. "A medida que las secciones transversales de la reacción caen rápidamente con la disminución de la energía del reactivo, las correcciones de cribado de electrones enlazados se vuelven significativas, y las fuentes de fondo terrestres y cósmicas se convierten en un gran desafío experimental ".

    A pesar de las asombrosas diferencias en masa y escala, el sol (izquierda) es aproximadamente 10 ^ 38 veces más masivo y 10 ^ 13 veces más grande, las implosiones de NIF (derecha) se están utilizando para recrear las condiciones que se encuentran en los interiores profundos de las estrellas, por lo que para que se comprendan mejor. Crédito:Laboratorio Nacional Lawrence Livermore

    El trabajo se realizó en la Instalación Nacional de Ignición (NIF) de LLNL, la única herramienta experimental en el mundo capaz de crear temperaturas y presiones como las que se encuentran en los núcleos de estrellas y planetas gigantes. Usando el enfoque de impulsión indirecta, NIF se utilizó para impulsar la implosión de una cápsula llena de gas, calentar cápsulas a temperaturas extraordinarias y comprimirlas a altas densidades donde pueden ocurrir reacciones de fusión.

    "Uno de los hallazgos más importantes es que reproducimos mediciones anteriores realizadas en aceleradores en condiciones radicalmente diferentes, "Esto realmente establece una nueva herramienta en el campo de la astrofísica nuclear para estudiar varios procesos y reacciones que pueden ser difíciles de acceder de otra manera", dijo Casey.

    "Quizás lo más importante, Este trabajo sienta las bases para posibles pruebas experimentales de fenómenos que solo se pueden encontrar en las condiciones extremas del plasma de los interiores estelares. Un ejemplo es el cribado de electrones en plasma, un proceso que es importante en la nucleosíntesis pero que no se ha observado experimentalmente, "Agregó Casey.

    Ahora que el equipo ha establecido una técnica para realizar estas mediciones, equipos relacionados como el dirigido por Maria Gatu Johnson en el MIT están buscando explorar otras reacciones nucleares y formas de intentar medir el impacto de los electrones del plasma en las reacciones nucleares.

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