La propuesta teórica, que fue publicada recientemente en Physical Review Letters , puede ser la solución a un problema de larga data relacionado con la producción de un grupo de isótopos raros presentes en el sistema solar pero cuyo origen aún no se comprende bien, los llamados núcleos p.

Los procesos de fusión que ocurren en estrellas masivas producen núcleos que contienen hasta hierro y níquel. Más allá de ellos, la mayoría de los núcleos pesados ​​estables, como el plomo y el oro, se producen mediante procesos de captura de neutrones lentos o rápidos.

Para la producción del resto de ellos, deficientes en neutrones, se han sugerido diversos procesos de nucleosíntesis. Sin embargo, sigue siendo un desafío explicar las grandes abundancias de ^92,94 Mes, ^96,98 Ru y ⁹² Nb en el sistema solar (temprano).

El proceso νr permite la producción simultánea de todos esos núcleos porque los neutrinos catalizan una serie de reacciones de captura.

Así es como funciona el proceso:el proceso νr opera en explosiones astrofísicas en flujos ricos en neutrones que inicialmente, cuando las temperaturas son altas, consisten en neutrones y núcleos ubicados alrededor de hierro y níquel.

A medida que la temperatura del material disminuye, se producen núcleos más pesados ​​a partir de núcleos más ligeros mediante una secuencia de capturas de neutrones y procesos de interacción débil. Sin embargo, a diferencia del proceso rápido de captura de neutrones, en el que las reacciones débiles son desintegraciones beta, son reacciones de absorción de neutrinos para el proceso νr.

Una vez que los neutrones libres se agotan, otras reacciones de absorción de neutrinos convierten los neutrones unidos en los núcleos en protones que empujan los núcleos producidos hacia e incluso más allá de la línea de estabilidad beta.

Las energías de los neutrinos son lo suficientemente grandes como para excitar los núcleos a estados que decaen mediante la emisión de neutrones, protones y partículas alfa. Las partículas emitidas son capturadas por los núcleos pesados.

Esto desencadena una serie de reacciones de captura catalizadas por neutrinos que determinan la abundancia final de elementos producidos por el proceso νr. De esta manera, los neutrinos pueden producir núcleos deficientes en neutrones que de otro modo serían inaccesibles.

"Nuestro hallazgo abre una nueva posibilidad para explicar el origen de los núcleos p a través de reacciones de absorción de neutrinos en los núcleos", afirma Zewei Xiong, científico del Departamento de Estructura y Astrofísica Nuclear de GSI/FAIR y autor correspondiente de la publicación.

Una vez determinada la serie de reacciones que impulsan el proceso νr, queda por identificar el tipo de explosión estelar donde se produce.

En su publicación, los autores propusieron que el proceso νr opera en material expulsado en un entorno con fuertes campos magnéticos, como en supernovas magnetorrotacionales, colapsares o magnetares.

Esta sugerencia ha llevado a los astrofísicos a buscar las condiciones adecuadas y, de hecho, una primera publicación ya ha informado que los eyectados impulsados ​​magnéticamente alcanzan las condiciones necesarias.

El proceso νr requiere el conocimiento de las reacciones de neutrinos y de las reacciones de captura de neutrones en núcleos ubicados a ambos lados de la línea de estabilidad beta. Será posible medir las reacciones relevantes gracias a las capacidades únicas del anillo de almacenamiento en las instalaciones de GSI/FAIR.