La mayor parte de la energía del sol y de otras estrellas proviene de una cadena de reacciones de fusión nuclear. El final de esta cadena está marcado por la fusión de protones con berilio-7 para formar boro-8. Este proceso es clave para determinar el flujo de neutrinos solares de alta energía que llegan a la Tierra.

Las condiciones de baja energía en las que tienen lugar estas reacciones dentro del sol son casi imposibles de reproducir en laboratorios de la Tierra. Por lo tanto, los científicos se basan en cálculos teóricos para extrapolar la velocidad de estas reacciones nucleares a partir de los experimentos que pueden realizar en la Tierra a mayor energía. Sin embargo, existe el riesgo de incertidumbre al realizar estas extrapolaciones. Un nuevo protocolo reduce drásticamente esta incertidumbre.

Un artículo de investigación sobre este tema se publica en la revista Physics Letters B. .

El nuevo protocolo ofrece a los científicos una mejor herramienta para determinar la tasa de fusión de protones con berilio-7 a baja energía utilizando datos de experimentos realizados a mayor energía. El resultado concuerda estadísticamente con el valor recomendado actualmente. También reduce la incertidumbre en un factor de cinco.

En el futuro, a esta mejora se unirán mejoras similares para otras velocidades de reacción críticas bajo el sol. Esto se traducirá en predicciones más precisas basadas en el modelo solar estándar. Este modelo solar describe cómo el sol y otras estrellas cambian con el tiempo. El resultado final será una mejor comprensión de las propiedades de los neutrinos y del interior del Sol mediante experimentos que miden con alta precisión cómo se forman los neutrinos en el Sol y luego se mueven hacia la Tierra.

Dentro del estudio, los investigadores realizaron un análisis extenso del sistema de berilio-7 más protones y proporcionaron predicciones con incertidumbres cuantificadas para su sección transversal de fusión trabajando dentro del marco del modelo de capa sin núcleo con continuo, un enfoque de primer principio que describe la estructura. y las propiedades de reacción de los núcleos ligeros en pie de igualdad. El uso de una variedad de interacciones de dos y tres núcleos de la teoría de campos efectivos quirales, así como de múltiples órdenes de expansión quiral, abrió una ventana a las propiedades universales del sistema descritas en esta teoría efectiva de baja energía de la cromodinámica cuántica.

De este modo, los investigadores han demostrado las características subyacentes en la tasa de captura prevista, lo que permite la combinación de cálculos teóricos y mediciones para producir una tasa de captura astrofísica de protón-berilio-7 evaluada de S17(0) =19,8 ± 0,3 eV b, que concuerda con la tasa de captura actual. valor recomendado dentro de las incertidumbres, pero presenta barras de error que son más pequeñas en un factor de 5.

Los investigadores esperan que el nuevo protocolo que combina cálculos predictivos (con incertidumbres cuantificadas) y datos experimentales establecidos a través de este trabajo establezca un nuevo estándar para la evaluación de reacciones astrofísicas de iones ligeros en regiones donde las mediciones experimentales no son factibles. Por ejemplo, este protocolo ayudará en estudios de la fusión de helio-3 con helio-4 y la captura de protones en nitrógeno-14 en el sol.

Más información: K. Kravvaris et al, Evaluación informada ab initio de la captura radiativa de protones en 7Be, Physics Letters B (2023). DOI:10.1016/j.physletb.2023.138156

Información de la revista: Letras de Física B

Proporcionado por el Departamento de Energía de EE. UU.