Nova avaliação baseada em teoria dá uma imagem mais clara da fusão no sol
Uma representação pictórica da cadeia de fusão próton-próton no sol. A fusão de um próton com o berílio-7 produz um núcleo de boro-8 que posteriormente decai emitindo neutrinos que podem ser detectados na Terra. Crédito:K. Kravvaris A maior parte da energia do Sol e de outras estrelas vem de uma cadeia de reações de fusão nuclear. O final desta cadeia é marcado pela fusão dos prótons com o berílio-7 para formar o boro-8. Este processo é fundamental para determinar o fluxo de neutrinos solares de alta energia que atingem a Terra.
As condições de baixa energia sob as quais estas reações ocorrem no interior do Sol são quase impossíveis de reproduzir em laboratórios na Terra. Portanto, os cientistas baseiam-se em cálculos teóricos para extrapolar a taxa destas reações nucleares a partir das experiências que podem conduzir na Terra a energias mais elevadas. No entanto, existe o risco de incerteza ao realizar essas extrapolações. Um novo protocolo reduz drasticamente esta incerteza.
Um artigo de pesquisa sobre este tópico foi publicado na revista Physics Letters B .
O novo protocolo oferece aos cientistas uma ferramenta melhor para determinar a taxa de fusão de prótons com berílio-7 em baixa energia, usando dados de experimentos conduzidos em energia mais alta. O resultado concorda estatisticamente com o valor atualmente recomendado. Também reduz a incerteza por um fator de cinco.
No futuro, esta melhoria será acompanhada por melhorias semelhantes para outras taxas críticas de reação ao sol. Isto se traduzirá em previsões mais precisas baseadas no modelo solar padrão. Este modelo solar descreve como o Sol e outras estrelas mudam ao longo do tempo. O resultado final será uma melhor compreensão das propriedades dos neutrinos e do interior do Sol, através de experiências que medem com alta precisão como os neutrinos se formam no Sol e depois se movem para a Terra.
Dentro do estudo, os pesquisadores conduziram uma extensa análise do sistema berílio-7 mais prótons e forneceram previsões com incertezas quantificadas para sua seção transversal de fusão trabalhando dentro da estrutura do modelo de casca sem núcleo com contínuo, uma abordagem de primeiro princípio que descreve a estrutura e propriedades de reação de núcleos leves na mesma base. O uso de uma variedade de interações de dois e três núcleons da teoria de campo efetivo quiral, bem como múltiplas ordens de expansão quiral, abriu uma janela para as propriedades universais do sistema, conforme descrito por esta teoria eficaz de baixa energia da cromodinâmica quântica.
Os pesquisadores demonstraram assim as características subjacentes na taxa de captura prevista, permitindo a combinação de cálculos teóricos e medições para produzir uma taxa de captura astrofísica de próton-berílio-7 avaliada de S17 (0) =19,8 ± 0,3 eV b, o que concorda com o atual valor recomendado dentro das incertezas, mas apresenta barras de erro menores por um fator de 5.
Os investigadores esperam que o novo protocolo que combina cálculos preditivos (com incertezas quantificadas) e dados experimentais estabelecidos através deste trabalho estabeleça um novo padrão para a avaliação de reações astrofísicas de iões leves em regiões onde medições experimentais não são viáveis. Por exemplo, este protocolo auxiliará nos estudos da fusão do hélio-3 com o hélio-4 e da captura de prótons no nitrogênio-14 do sol.
Mais informações: K. Kravvaris et al, Ab initio informou avaliação da captura radiativa de prótons em 7Be, Physics Letters B (2023). DOI:10.1016/j.physletb.2023.138156 Informações do diário: Letras B de Física
