As energias de ligação nuclear de vários isótopos de terras raras foram medidas pela primeira vez. O experimento realizado no Laboratório de Aceleradores da Universidade de Jyväskylä, Finlândia, fornece dados essenciais para a compreensão de como os elementos mais pesados ​​que o ferro são produzidos no Cosmos.

A origem dos elementos químicos mais pesados ​​que o ferro, como ouro ou platina, cientistas intrigados por um longo tempo. Observações recentes de vários mensageiros de uma fusão de duas estrelas de nêutrons (GW170817), e particularmente a kilonova associada, lançar luz sobre isso e confirmar que elementos mais pesados ​​que o ferro são formados pelo menos neste tipo de fusões por meio do processo de captura rápida de nêutrons, o processo r. Além disso, a mudança de kilonova azul para vermelha indicou que também elementos mais leves do processo r foram produzidos, em contraste com as expectativas de apenas elementos mais pesados. Para entender o processo r em detalhes, é crucial melhorar os cálculos associados por dados nucleares mais precisos. O processo de captura rápida de nêutrons prossegue ao longo de núcleos radioativos ricos em nêutrons, que eventualmente decai em isótopos estáveis ​​de elementos químicos que temos na natureza. Portanto, as propriedades dos núcleos ricos em nêutrons, como suas energias de ligação, são essenciais para os cálculos e o que prevêem para as abundâncias de elementos químicos produzidos em diferentes condições astrofísicas. Isso será cada vez mais importante no advento de novas observações de multimensageiros.

Dados experimentais precisos para melhores cálculos

As energias de ligação nuclear para doze núcleos na região de terras raras foram medidas recentemente no Laboratório do Acelerador da Universidade de Jyväskylä usando um espectrômetro de massa Penning trap JYFLTRAP. Seis dos nuclídeos estudados foram medidos pela primeira vez. Os resultados têm o maior impacto sobre a abundância de isótopos de terras raras produzidos no processo de captura rápida de nêutrons. Com o novo, energias de ligação nuclear experimentais mais precisas, mudanças de até 25% foram observadas nas abundâncias calculadas e uma melhor concordância com as abundâncias observadas foi alcançada. Além disso, O escalonamento ímpar-par nas energias de ligação de nêutrons medidas foi considerado mais fraco do que o previsto por modelos de massa nuclear teóricos normalmente usados ​​para os cálculos do processo r.

"Com os novos dados experimentais, cálculos para a nucleossíntese de elementos mais pesados ​​em diferentes condições, como em fusões de neutronstar, pode ser feito com mais precisão. Isso nos ajuda a entender melhor como os elementos mais pesados ​​são formados no Cosmos, "diz o Pesquisador da Academia, Anu Kankainen, do Departamento de Física da Universidade de Jyväskylä.

Os resultados foram publicados em Cartas de revisão física .