p Astrofísicos nucleares criaram com sucesso o primeiro feixe acelerador de partículas de baixa energia no subsolo dos Estados Unidos, trazendo-os um passo mais perto de compreender como os elementos do nosso universo são construídos. p Por meio do projeto, chamado CASPAR (Compact Accelerator System for Performing Astrophysical Research), pesquisadores recriarão os processos de fusão nuclear responsáveis ​​pela geração de energia e produção elementar nas estrelas, para entender mais sobre como as estrelas queimam e quais elementos elas criam ao fazer isso.

p CASPAR é um dos dois únicos aceleradores subterrâneos do mundo, localizado no Sanford Underground Research Facility (SURF), na liderança, Dakota do Sul.

p O outro, o Laboratório de Astrofísica Nuclear Subterrânea (LUNA) está localizado na Itália, perto da montanha Gran Sasso.

p "Instalar e operar aceleradores subterrâneos é um desafio considerável, "disse Michael Wiescher, Freimann Professor de Física Nuclear na Universidade de Notre Dame. "CASPAR é único, pois cobre uma faixa de energia mais ampla do que o acelerador LUNA. Ele nos permite, pela primeira vez, para explorar as reações de queima de hélio estelar, que acontecem em estrelas como Betelgeuse, em condições de laboratório. Por meio desses estudos, aprenderemos sobre a origem do oxigênio e do carbono como os ingredientes mais importantes da vida biológica no universo, e aprenderemos sobre os mecanismos que as estrelas desenvolveram para produzir elementos gradualmente mais pesados ​​por meio de processos de fusão de nêutrons. "

p Wiescher e o professor assistente de pesquisa Dan Robertson estão liderando a equipe da Notre Dame, trabalhando em colaboração com pesquisadores da Escola de Minas e Tecnologia de Dakota do Sul e da Escola de Minas do Colorado.

p "A complexidade de mover uma instalação de acelerador no subsolo é muito superada pelos benefícios potenciais ao recriar reações nucleares de interesse astrofísico, "disse Robertson." Atualmente, uma quantidade significativa das informações que temos sobre as reações que ocorrem nas condições exatas dentro de uma estrela só pode ser extrapolada a partir de dados em outras faixas de energia. Isso ocorre principalmente porque a probabilidade dessa reação é tão pequena, e sem uma estrela de material para brincar, é difícil de medir quando compete com o fundo cósmico. Esperamos medir as reações-chave em cenários de produção elementar diretamente, fornecendo insights sobre seu comportamento e ajudando a entender como e onde o material em nossa vida cotidiana foi produzido. "

p O acelerador de partículas de baixa energia de 50 pés foi montado 4, 850 pés subterrâneos em agosto de 2015 e foi transportado em pedaços de sua casa original em Notre Dame. Os pesquisadores carregaram as peças em um elevador de gaiola e as moveram para o espaço experimental na antiga mina de ouro Homestake por meio de um carrinho de mina. Levar o projeto para o subsolo o protege da radiação cósmica à qual a Terra está exposta em uma base constante, que pode interferir com experimentos de física altamente sensíveis.

p "Esses tipos de estudos precisam de um ambiente livre de raios cósmicos, o que é fornecido apenas em lugares como SURF, "disse Wiescher.

p A fusão nuclear que ocorre dentro de uma estrela é o que cria os elementos necessários à vida. Estrelas mais velhas, nascido na época do Big Bang, consistem em muito poucos elementos, enquanto as estrelas mais jovens incluem um acúmulo de elementos mais pesados, como chumbo e ouro.

p Compreender esse acúmulo de elementos é apenas uma das muitas perguntas que os pesquisadores esperam ajudar a responder por meio de uma série de experimentos CASPAR.

p Com as operações em andamento, a equipe planeja começar a coleta de dados no outono.