Em um dia típico no maior laser do mundo, a National Ignition Facility (NIF) em Livermore, Califórnia, você pode encontrar cientistas casualmente criando condições de estrelas usando 192 lasers de alta potência. As estrelas do universo são formadas por meio de um processo chamado nucleossíntese, que funde átomos mais leves para criar novos núcleos atômicos mais pesados. Elementos naturais encontrados aqui na Terra, como hélio e alumínio, foram formados através deste processo dentro de uma estrela não muito diferente do nosso próprio sol.

A energia dos feixes de laser NIF é amplificada em um edifício equivalente ao comprimento de três campos de futebol e então focada em minúsculas cápsulas cheias de gás ou gelo com paredes de 18 micrômetros de espessura (aproximadamente a espessura de um cabelo humano) e diâmetros externos de 3 mm. A cápsula é colocada com precisão no centro de uma câmara-alvo que tem um diâmetro de 10 metros. É como tentar colocar uma formiga exatamente no centro de um ônibus escolar. Quando as cápsulas são explodidas com todos os 192 feixes de laser, eles implodem, criando condições estrelares muito quentes e muito densas.

Os experimentos em andamento no NIF estão estudando um dos processos primários de nucleossíntese no sol, a reação 3He-3He entre dois íons de hélio, em condições estelares. Esta reação, mostrado na Figura 1, é responsável por quase metade da geração de energia em nosso Sol, pois queima hidrogênio em hélio.

"O que é tão legal sobre esses experimentos é que, ao contrário de estudos anteriores na Terra, na verdade, estamos testando essa reação em condições de temperatura e densidade comparáveis ​​às encontradas nas estrelas ", diz a cientista-chefe do projeto, Dra. Maria Gatu Johnson, do MIT.

Na reunião da American Physical Society Division of Plasma Physics em Fort. Lauderdale, Flórida esta semana, O Dr. Gatu Johnson fará um relatório sobre como os prótons da reação solar 3He-3He foram observados nesses experimentos em uma variedade de condições.

"Surpreendentemente, "Dr. Gatu Johnson diz, "os resultados preliminares mostram que em temperaturas mais baixas, relativamente mais prótons são vistos com energia mais alta do que com energia mais baixa. "

Esses resultados ajudarão os cientistas a adicionar restrições importantes sobre os cálculos teóricos desta reação complicada e estimar a probabilidade da reação 3He-3He acontecer, bem como outros processos importantes ao sol. Haverá mais uma rodada de experimentos, atualmente planejado para fevereiro de 2020, onde o Dr. Gatu Johnson planeja caracterizar melhor as temperaturas alcançadas nas condições de estrelas.

Esses experimentos são parte de um novo esforço para estudar reações de nucleossíntese e fenômenos relevantes em condições estelares usando lasers.

"Plasmas de alta densidade de energia são o único laboratório na Terra que recriam as condições extremas em que os elementos foram produzidos no universo, "diz o co-investigador principal Dr. Alex Zylstra do Laboratório Nacional Lawrence Livermore. O trabalho continuará usando esta plataforma para sondar outras reações de nucleossíntese e fenômenos relevantes no futuro - este é um novo, maneira criativa de estudar como as estrelas são feitas!