Investigadores del Instituto de Física Moderna (IMP) de la Academia de Ciencias de China y sus colaboradores han logrado recientemente un gran progreso en el estudio de la tasa de desintegración beta estelar de ⁵⁹ Fe, que constituye un paso importante hacia la comprensión ⁶⁰ Nucleosíntesis de Fe en estrellas masivas. Los resultados fueron publicados en Cartas de revisión física el 12 de abril.

Nucleido radiactivo ⁶⁰ El Fe juega un papel fundamental en los estudios de astrofísica nuclear. Se sintetiza en estrellas masivas mediante sucesivas capturas de neutrones en un núcleo estable de ⁵⁸ Fe y, durante las últimas etapas de la evolución estelar, Expulsado al espacio a través de una supernova de colapso del núcleo.

Las líneas gamma características asociadas con la desintegración de ⁶⁰ El Fe ha sido detectado por detectores espaciales de rayos gamma. Comparando el ⁶⁰ Fe flujo de rayos gamma al de ²⁶ Alabama, que comparte un origen similar a ⁶⁰ Fe, los investigadores deberían poder obtener información importante sobre nucleosíntesis y modelos estelares. Sin embargo, la relación de flujo de rayos gamma observada ²⁶ Alabama/ ⁶⁰ El Fe no coincide con las predicciones teóricas debido a las incertidumbres tanto en los modelos estelares como en las entradas de datos nucleares.

La tasa de desintegración beta estelar de ⁵⁹ El Fe se encuentra entre las mayores incertidumbres en las entradas de datos nucleares. Durante la nucleosíntesis de ⁶⁰ Fe en estrellas masivas, ⁵⁹ Fe puede capturar un neutrón para producir ⁶⁰ Decaimiento de Fe o beta a ⁵⁹ Co. Por lo tanto, la tasa de desintegración beta estelar de ⁵⁹ El Fe es fundamental para el rendimiento de ⁶⁰ Fe.

Aunque la tasa de desintegración de ⁵⁹ Fe se ha medido con precisión en laboratorios, su tasa de desintegración puede mejorar significativamente en entornos estelares debido a las contribuciones de sus estados excitados. Sin embargo, La medición directa de la tasa de desintegración beta de los estados excitados es muy desafiante ya que uno tiene que crear un ambiente de alta temperatura como en las estrellas para mantener la ⁵⁹ Núcleos de Fe en sus estados excitados.

Para abordar este problema, Los investigadores del IMP propusieron un nuevo método para medir la tasa de desintegración beta estelar de ⁵⁹ Fe. "La reacción de intercambio de carga nuclear es una alternativa de medición indirecta, que proporciona información clave sobre la estructura nuclear que puede determinar esas tasas de desintegración ", dijo Gao Bingshui, investigador del IMP.

Los investigadores llevaron a cabo su experimento en la instalación de ciclotrón acoplado de la Universidad Estatal de Michigan. En el experimento, un rayo de tritón secundario producido por los ciclotrones se utilizó para bombardear un ⁵⁹ Co objetivo. Luego, los productos de reacción, ³ Él partículas y rayos gamma, fueron detectados por el espectrómetro S800 y la matriz de detección de rayos gamma GRETINA. Usando esta información, las tasas de desintegración beta de la ⁵⁹ Se determinaron Fe estados excitados. Esta medición eliminó así una de las principales incertidumbres nucleares en la predicción del rendimiento de ⁶⁰ Fe.

Al comparar los cálculos del modelo estelar utilizando los nuevos datos de tasa de desintegración con los cálculos anteriores, los investigadores encontraron que, para una estrella de 18 masas solares, el rendimiento de ⁶⁰ Fe es un 40% menor cuando se utilizan los nuevos datos. El resultado apunta a una tensión reducida en la discrepancia en ²⁶ Alabama/ ⁶⁰ Relaciones de Fe entre predicciones teóricas y observaciones.

"Es un paso importante hacia la comprensión ⁶⁰ La nucleosíntesis de Fe en estrellas masivas proporcionará una base más sólida para futuras simulaciones astrofísicas. "dijo Li Kuoang, el colaborador de Gao.