Elementos pesados ​​são produzidos durante a explosão estelar ou nas superfícies de estrelas de nêutrons por meio da captura de núcleos de hidrogênio (prótons). Isso ocorre em temperaturas extremamente altas, mas com energias relativamente baixas. Uma equipe de pesquisa internacional liderada pela Universidade Goethe agora conseguiu investigar a captura de prótons no anel de armazenamento do GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung.

Como os cientistas relatam na edição atual da Cartas de revisão física , seu objetivo era determinar com mais precisão a probabilidade de uma captura de prótons em cenários astrofísicos. Como o Dr. Jan Glorius do departamento de pesquisa de física atômica GSI explica, eles foram confrontados com dois desafios neste esforço:"As reações são mais prováveis ​​em circunstâncias astrofísicas em uma faixa de energia chamada janela de Gamow. Nesta faixa, núcleos tendem a ser um tanto lentos, dificultando a obtenção na intensidade necessária. Além disso, a seção transversal - a probabilidade de captura de prótons - diminui rapidamente com a energia. Até agora, tem sido quase impossível criar as condições certas em um laboratório para esses tipos de reações. "

René Reifarth, O professor de astrofísica experimental da Goethe University sugeriu uma solução já há 10 anos:as baixas energias dentro do intervalo da janela de Gamow podem ser alcançadas com mais precisão quando o parceiro de reação pesado circula em um acelerador no qual ele interage com um gás próton estacionário. Ele alcançou sucessos iniciais em setembro de 2015 com um grupo de pesquisadores em início de carreira da Heimholtz. Desde então, sua equipe obteve excelente apoio do professor Yuri Litvinov, que lidera o projeto de pesquisa financiado pela UE ASTRUm no GSI.

No experimento, a equipe internacional produziu primeiro os íons de xenônio. Eles foram desacelerados no anel de armazenamento experimental ESR e provocados para interagir com os prótons. Isso resultou em reações nas quais os núcleos de xenônio capturaram um próton e foram transformados em césio mais pesado - um processo como o que ocorre em cenários astrofísicos.

"O experimento dá uma contribuição decisiva para o avanço da nossa compreensão da nucleossíntese no cosmos, "diz René Reifarth." Graças às instalações do acelerador de alto desempenho da GSI, fomos capazes de melhorar a técnica experimental para desacelerar o parceiro de reação pesada. Agora temos um conhecimento mais exato da área em que ocorrem as taxas de reação, que até agora havia sido apenas previsto teoricamente. Isso nos permite modelar com mais precisão a produção de elementos no universo. "