Se han medido por primera vez las energías de enlace nuclear de varios isótopos de tierras raras. El experimento realizado en el Laboratorio Acelerador de la Universidad de Jyväskylä, Finlandia, proporciona datos esenciales para comprender cómo se producen en el Cosmos los elementos más pesados ​​que el hierro.

El origen de elementos químicos más pesados ​​que el hierro, como el oro o el platino, científicos desconcertados durante mucho tiempo. Observaciones recientes de varios mensajeros de una fusión de dos estrellas de neutrones (GW170817), y particularmente la kilonova asociada, arrojó luz sobre esto y confirmó que los elementos más pesados ​​que el hierro se forman al menos en este tipo de fusiones a través del proceso de captura rápida de neutrones, el proceso r. Es más, el cambio de kilonova azul a rojo indicó que también se produjeron elementos de proceso r más ligeros, en contraste con las expectativas de solo elementos más pesados. Para comprender el proceso r en detalle, es fundamental mejorar los cálculos asociados mediante datos nucleares más precisos. El proceso de captura rápida de neutrones avanza a lo largo de núcleos radiactivos ricos en neutrones, que eventualmente se descomponen en isótopos estables de elementos químicos que tenemos en la naturaleza. Por lo tanto, las propiedades de los núcleos ricos en neutrones, como sus energías vinculantes, son esenciales para los cálculos y lo que predicen para la abundancia de elementos químicos producidos en diferentes condiciones astrofísicas. Esto será cada vez más importante en el advenimiento de nuevas observaciones de múltiples mensajeros.

Datos experimentales precisos para mejores cálculos

Las energías de enlace nuclear para doce núcleos en la región de tierras raras se han medido recientemente en el Laboratorio Acelerador de la Universidad de Jyväskylä utilizando un dispositivo de espectrómetro de masas de trampa Penning JYFLTRAP. Se midieron por primera vez seis de los nucleidos estudiados. Los resultados tienen el mayor impacto en la abundancia de isótopos de tierras raras producidos en el proceso de captura rápida de neutrones. Con lo nuevo energías de unión nuclear experimentales más precisas, se observaron cambios de hasta 25% en las abundancias calculadas y se logró una mejor concordancia con las abundancias observadas. Además, Se encontró que el escalonamiento impar-par en las energías de enlace de neutrones medidas era más débil de lo que predijeron los modelos teóricos de masa nuclear que se utilizan típicamente para los cálculos del proceso r.

"Con los nuevos datos experimentales, cálculos para la nucleosíntesis de elementos más pesados ​​en diferentes condiciones, como en las fusiones de estrellas de neutrones, se puede hacer con mayor precisión. Esto nos ayuda a comprender mejor cómo se forman los elementos más pesados ​​en el Cosmos, "dice el investigador de la Academia Anu Kankainen del Departamento de Física de la Universidad de Jyväskylä.

Los resultados han sido publicados en Cartas de revisión física .