Los elementos pesados ​​se producen durante la explosión estelar o en las superficies de las estrellas de neutrones mediante la captura de núcleos de hidrógeno (protones). Esto ocurre a temperaturas extremadamente altas, pero a energías relativamente bajas. Un equipo de investigación internacional encabezado por la Universidad Goethe ha logrado investigar la captura de protones en el anillo de almacenamiento del GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung.

Como informan los científicos en la edición actual de Cartas de revisión física , su objetivo era determinar con mayor precisión la probabilidad de captura de un protón en escenarios astrofísicos. Como explica el Dr. Jan Glorius del departamento de investigación de física atómica de GSI, se enfrentaron a dos desafíos en este esfuerzo:"Las reacciones son más probables en circunstancias astrofísicas en un rango de energía llamado la ventana de Gamow. En este rango, los núcleos tienden a ser algo lentos, haciéndolos difíciles de obtener en la intensidad requerida. Además, la sección transversal, la probabilidad de captura de protones, disminuye rápidamente con la energía. Hasta ahora, Ha sido casi imposible crear las condiciones adecuadas en un laboratorio para este tipo de reacciones ".

René Reifarth, El profesor de astrofísica experimental de la Universidad Goethe sugirió una solución ya hace 10 años:las bajas energías dentro del rango de la ventana de Gamow se pueden alcanzar con mayor precisión cuando el compañero de reacción pesado circula en un acelerador en el que interactúa con un gas protón estacionario. Logró éxitos iniciales en septiembre de 2015 con un grupo de investigadores de carrera temprana de Heimholtz. Desde entonces, su equipo ha obtenido un excelente apoyo del profesor Yuri Litvinov, quien dirige el proyecto de investigación financiado con fondos europeos ASTRUm en GSI.

En el experimento, el equipo internacional produjo por primera vez iones de xenón. Se desaceleraron en el anillo de almacenamiento experimental ESR y se hizo interactuar con los protones. Esto dio lugar a reacciones en las que los núcleos de xenón capturaron un protón y se transformaron en cesio más pesado, un proceso como el que ocurre en escenarios astrofísicos.

"El experimento hace una contribución decisiva para avanzar en nuestra comprensión de la nucleosíntesis en el cosmos, "dice René Reifarth." Gracias a la instalación del acelerador de alto rendimiento en GSI, pudimos mejorar la técnica experimental para desacelerar el compañero de reacción pesado. Ahora tenemos un conocimiento más exacto del área en la que ocurren las velocidades de reacción, que hasta ahora solo se había predicho teóricamente. Esto nos permite modelar con mayor precisión la producción de elementos en el universo ".