_ Oamenii de știință investighează modul în care ceriul este produs în univers

Ceriul este un metal rar din Pământ care are numeroase aplicații tehnologice, de exemplu, în unele tipuri de becuri și televizoare cu ecran plat. În timp ce elementul este rar în scoarța Pământului, este puțin mai abundent în univers. Cu toate acestea, nu se cunosc multe despre modul în care este sintetizat în stele.

Acum, într-un nou studiu publicat în Physical Review Letters, colaborarea n_TOF de la CERN investighează modul în care este produs ceriul în stele. Rezultatele diferă de ceea ce era de așteptat din teorie, indicând necesitatea revizuirii mecanismelor despre care se crede că sunt responsabile pentru producția de ceriu – și alte elemente mai grele – în univers.

„Măsurarea pe care am efectuat-o a permis noi să identificăm rezonanțe nucleare niciodată observate până acum în intervalul de energie implicat în producția de ceriu în stele”, explică Simone Amaducci de la Laboratoarele Naționale de Sud de la INFN și primul autor al studiului. „Acest lucru se datorează rezoluției de foarte mare energie a aparatului experimental de la CERN și disponibilității unei mostre foarte pure de ceriu 140.”

Abundența elementelor mai grele decât fierul observată în stele (cum ar fi ca staniu, argint, aur și plumb) pot fi reproduse matematic prin ipoteza existenței a două procese de captare a neutronilor: procesul lent (s) și procesul rapid (r).

Procesul s corespunde cu un flux de neutroni de 10 milioane de neutroni pe centimetru cub, în ​​timp ce procesul r are un flux de peste un milion de miliarde de miliarde de neutroni pe centimetru cub. Procesul s este teoretizat pentru a produce aproximativ jumătate din elementele mai grele decât fierul din univers, inclusiv ceriul.

Infrastructura Neutron Time-of-Flight (n_TOF) a CERN este concepută pentru a studia interacțiunile cu neutroni, cum ar fi cele care apar în stele. În acest studiu, oamenii de știință au folosit instalația pentru a măsura reacția nucleară a izotopului de ceriu 140 cu un neutron pentru a produce izotopul 141.

Conform modelelor teoretice sofisticate, această reacție particulară joacă un rol crucial în sinteza. de elemente grele în stele. Mai exact, oamenii de știință s-au uitat la secțiunea transversală a reacției: mărimea fizică care exprimă probabilitatea ca o reacție să aibă loc. Oamenii de știință au măsurat secțiunea transversală la o gamă largă de energii cu o precizie cu 5% mai mare decât măsurătorile anterioare.

Rezultatele deschid noi întrebări despre compoziția chimică a universului. „Ceea ce ne-a intrigat la început a fost o discrepanță între modelele teoretice de stele și datele observaționale ale ceriului din stelele clusterului globular M22 din constelația Săgetător”, explică Sergio Cristallo de la Observatorul Astronomic Abruzzo al INAF, care a propus experimentul.

„Noile date nucleare diferă semnificativ, până la 40%, de datele prezente în bazele de date nucleare utilizate în prezent, cu siguranță dincolo de incertitudinea estimată.”

Aceste rezultate au implicații astrofizice notabile, sugerând o reducere cu 20% a contribuției procesului s la abundența de ceriu în univers. Aceasta înseamnă că este necesară o schimbare de paradigmă în teoria nucleosintezei ceriului: alte procese fizice care nu sunt incluse în prezent ar trebui luate în considerare în calculele evoluției stelare.

În plus, noile date au un impact semnificativ asupra înțelegerea de către oamenii de știință a evoluției chimice a galaxiilor, care afectează și producția de elemente mai grele din univers.

(Fluierul)