Nuevos modelos científicos sugieren que la fisión nuclear puede desempeñar un papel clave en la formación de elementos pesados en el universo, lo que, de ser cierto, sería el primer ejemplo de fisión nuclear que ocurre en el espacio.
La investigación, descrita en el artículo. Publicado el jueves En la revista Science, revisada por pares, se encontró que los niveles de algunos elementos encontrados en las fusiones de algunas estrellas eran consistentes con la teoría de que podrían ser subproductos de la fisión que produce elementos más pesados.
«La gente pensaba que se estaba produciendo fisión en el universo, pero hasta ahora nadie había podido demostrarlo», dice Matthew Mumbauer, físico teórico del Laboratorio Nacional de Los Álamos y coautor del artículo. Dijo en un comunicado de prensa.
La fisión nuclear es el proceso en el que un neutrón choca con un átomo más grande y lo divide, liberando energía y neutrones adicionales, y no debe confundirse con la fusión nuclear, en la que átomos muy calientes chocan entre sí para combinarse y formar un átomo único y más pesado. dando como resultado la fisión nuclear. De la enorme cantidad de energía que queda en este proceso.
La fusión nuclear es más que un fenómeno común en el espacio: es el corazón que alimenta cada estrella. Una estrella nace cuando bolas de gas en rotación se vuelven lo suficientemente masivas y calientes como para que los átomos calentados a más de 10 millones de grados Celsius puedan superar su repulsión eléctrica y colisionar.
Pero si bien la fisión nuclear en la Tierra se ha aprovechado para su uso en reactores de energía nuclear, donde el calor de la fisión nuclear hierve agua para generar vapor para hacer funcionar turbinas eléctricas, y en armas nucleares, sólo se ha teorizado que ocurre en el espacio.
Este estudio encontró evidencia de fisión nuclear en el espacio al investigar el llamado proceso rápido de captura de neutrones o proceso R.
Los elementos químicos más pesados que el hierro se conocen como «elementos pesados» y se crean mediante el proceso r. Este proceso ocurre durante la colisión de una estrella de neutrones, o a veces durante la supernova de una estrella, e implica que el núcleo semilla colisione con tantos neutrones a la vez que se acumulan en un elemento pesado antes de que los componentes tengan la oportunidad de desintegrarse radiactivamente en elementos más ligeros.
Pero si bien los científicos han tenido una idea de cómo funciona el proceso r y qué hace durante décadas, nuestra comprensión de cómo se forman algunos de los elementos más pesados sigue siendo un misterio.
En este estudio, los investigadores observaron la abundancia de elementos en una muestra de estrellas en las que ocurrió el proceso r, para tener una mejor idea de lo que sucede durante este proceso.
Descubrieron que la cantidad de elementos, incluidos rutenio, rodio, paladio y plata, todos considerados elementos más ligeros, está relacionada con la abundancia de elementos más pesados, y la cantidad de un grupo aumenta cuando aumenta el elemento correspondiente del otro grupo.
El equipo utilizó modelos para probar qué podría explicar este patrón y solo encontró una respuesta lógica: la fisión nuclear.
«La única forma plausible de que esto pueda surgir entre diferentes estrellas es si hay un proceso consistente en funcionamiento durante la formación de elementos pesados», dijo Mumpower.
«Esto es increíblemente profundo y es la primera evidencia de fisión en el universo, que confirma la teoría que propusimos hace muchos años. A medida que obtenemos más observaciones, el universo dice: hay una firma aquí, y sólo puede provenir de la fisión».
Mumpower, que desarrolló los modelos de fisión que guiaron los resultados observacionales, predijo por primera vez que el proceso r podría implicar la distribución de fragmentos de fisión en 2020. Más tarde ese año, Nicole Fache, coautora de este nuevo artículo, dirigió un estudio que sugería co -producción para combinar elementos más ligeros con elementos más pesados durante el proceso R, un concepto que proporcionó el marco para probar estas teorías.
El autor principal del estudio de diciembre, Ian Roederer, se basó en investigaciones anteriores analizando datos de observación de 42 estrellas para encontrar correlaciones que se habían predicho previamente.
«La correlación es muy fuerte en estrellas mejoradas con r, de las que tenemos suficientes datos. Cada vez que la naturaleza produce un átomo de plata, también produce núcleos de tierras raras que son una fracción más pesados. La formación de estos grupos de elementos está en marcha». «Hemos demostrado que el mecanismo sólo podría ser responsable de esto: la fisión, y la gente ha estado pensando en esto desde la década de 1950», dijo Mumpower.
La investigación fue financiada a través del Programa de Investigación y Desarrollo Dirigido por Laboratorio del Laboratorio Nacional de Los Álamos (LANL), un laboratorio financiado con fondos federales con una declaración de misión centrada en resolver desafíos de seguridad nacional. Según el sitio web del Departamento de Energía de EE. UU., el laboratorio realiza investigaciones «en apoyo del arsenal de armas nucleares», así como investigaciones teóricas y aplicadas en disciplinas que incluyen ciencias ambientales, física y salud, entre otras.
Nacimiento de un elemento pesado.
Otro hallazgo de esta investigación es que es posible que existan más elementos más pesados que los que conocemos actualmente.
El estudio indica que existen elementos químicos con una masa atómica superior a 260. La masa atómica es el número de protones más neutrones dentro de un elemento, y si bien se han identificado algunos elementos por encima del umbral de masa atómica, esta nueva investigación indica que los elementos superiores de esta masa atómica se puede producir Regularmente en procesos r eventos.
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