En un día típico en el láser más grande del mundo, la Instalación Nacional de Ignición (NIF) en Livermore, California, puedes encontrar científicos creando casualmente condiciones similares a las de una estrella usando 192 láseres de alta potencia. Las estrellas en el universo se forman a través de un proceso llamado nucleosíntesis, que fusiona átomos más ligeros para crear nuevos núcleos atómicos más pesados. Elementos naturales que se encuentran aquí en la Tierra, como helio y aluminio, se formaron a través de este proceso dentro de una estrella similar a nuestro propio sol.

La energía de los rayos láser NIF se amplifica en un edificio equivalente a la longitud de tres campos de fútbol y luego se enfoca en pequeñas cápsulas llenas de gas o hielo con paredes de 18 micrómetros de grosor (aproximadamente el grosor de un cabello humano) y diámetros exteriores de 3 mm. La cápsula se coloca con precisión en el centro de una cámara objetivo que tiene un diámetro de 10 metros. Es como tratar de colocar con precisión una hormiga en el centro exacto de un autobús escolar. Cuando las cápsulas se disparan con los 192 rayos láser, implosionan, creando condiciones de estrellas muy calientes y muy densas.

Los experimentos en curso en el NIF están estudiando uno de los procesos de nucleosíntesis primarios en el sol, la reacción 3He-3He entre dos iones de helio, en condiciones estelares. Esta reacción, mostrado en la Figura 1, es responsable de casi la mitad de la generación de energía en nuestro sol, ya que quema hidrógeno en helio.

"Lo bueno de estos experimentos es que, a diferencia de estudios anteriores en la Tierra, en realidad estamos probando esta reacción en condiciones de temperatura y densidad comparables a las que se encuentran en las estrellas ", dice la científica líder del proyecto, la Dra. Maria Gatu Johnson del MIT.

En la reunión de la División de Física del Plasma de la Sociedad Estadounidense de Física en Ft. Lauderdale, Florida esta semana, El Dr. Gatu Johnson informará sobre cómo se han observado protones de la reacción solar 3He-3He en estos experimentos en una variedad de condiciones.

"Asombrosamente, "El Dr. Gatu Johnson dice:"los resultados preliminares muestran que a temperaturas más bajas, se ven relativamente más protones con mayor energía que con menor energía ".

Estos resultados ayudarán a los científicos a agregar restricciones importantes a los cálculos teóricos de esta complicada reacción y estimar la probabilidad de que ocurra la reacción 3He-3He. así como otros procesos importantes en el sol. Habrá una ronda más de experimentos, actualmente previsto para febrero de 2020, donde el Dr. Gatu Johnson planea caracterizar mejor las temperaturas alcanzadas en las condiciones de estrella.

Estos experimentos son parte de un nuevo esfuerzo para estudiar reacciones de nucleosíntesis y fenómenos relevantes en condiciones estelares utilizando láseres.

"Los plasmas de alta densidad de energía son el único laboratorio en la tierra que recrea las condiciones extremas en las que se produjeron los elementos en el universo, ", dice el co-investigador principal, el Dr. Alex Zylstra, del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore. El trabajo continuará utilizando esta plataforma para investigar otras reacciones de nucleosíntesis y fenómenos relevantes en el futuro; esta es una nueva, ¡Una forma creativa de estudiar cómo se hacen las estrellas!