Los isótopos más pesados del estaño permiten comprender la síntesis de los elementos
Un equipo internacional de investigadores, dirigido por científicos del GSI/FAIR de Darmstadt (Alemania), ha estudiado la nucleosíntesis del proceso r en mediciones realizadas en el centro de investigación canadiense TRIUMF de Vancouver. En el centro de este trabajo se encuentran las primeras mediciones de masa de tres isótopos de estaño extremadamente ricos en neutrones: estaño-136, estaño-137 y estaño-138. Los resultados se publican en la revista Physical Review Letters.
El Dr. Ali Mollaebrahimi inspecciona el equipo de MR-TOF-MS en TRIUMF (Canadá)
© Coulter Walls
Las mediciones de alta precisión, combinadas con cálculos de redes de nucleosíntesis, ayudan a comprender mejor cómo se forman los elementos pesados en el universo, especialmente a través del proceso de captura rápida de neutrones (el proceso r) que tiene lugar en las fusiones de estrellas de neutrones. Los datos revelan la energía de separación de neutrones, que define la trayectoria del proceso r en el gráfico nuclear. El estudio descubrió cambios inesperados en el comportamiento de los núcleos de estaño más allá del número mágico de neutrones N=82, concretamente, una reducción del efecto de emparejamiento de los dos últimos neutrones.
"Estos cambios podrían afectar a la trayectoria del proceso r en la carta nuclear en general e incluso alterar dónde se encuentra el límite de estabilidad en esta región de la carta de nucleidos". Combinando estas mediciones de masa, con nuevas capacidades de producción de isótopos y cálculos teóricos de vanguardia, este trabajo mejora nuestra comprensión de las fuerzas nucleares lejos del valle de estabilidad", explica el Dr. Ali Mollaebrahimi, primer autor de la publicación y portavoz del experimento. Recientemente ha sido nombrado becario FAIR en el departamento GSI/FAIR "Experimentos FRS/Super-FRS" y colabora estrechamente con los departamentos "Estructura Nuclear y Astrofísica", así como con el grupo IONAS de la Universidad Justus Liebig (JLU) de Giessen.
Un espectrómetro de masas de reflexión múltiple y tiempo de vuelo (MR-TOF-MS) -desarrollado por investigadores del grupo IONAS y GSI/FAIR y adaptado a las oportunidades específicas de la instalación TITAN en TRIUMF- desempeña un papel clave en el éxito de las mediciones, así como los haces secundarios disponibles en TRIUMF, que proporcionan los mayores rendimientos de isótopos exóticos. También se empleó un nuevo tipo de blanco de reacción.
"Este logro marca un hito significativo que ha sido posible gracias a la colaboración a largo plazo entre científicos de varios grupos de investigación de Alemania y Canadá", afirma el Dr. Timo Dickel, jefe del grupo de investigación GSI/FAIR "Núcleos exóticos termalizados" al que también pertenece Mollaebrahimi. "El MR-TOF-MS se instaló y puso en marcha en Canadá para los primeros experimentos en 2017. Solo en este año, la fructífera colaboración dio lugar a otras dos publicaciones de alto nivel sobre síntesis de elementos y estructura nuclear. En el pasado, el espectrómetro de masas permitió el descubrimiento del isótopo iterbio-150, marcando el primer descubrimiento de isótopos con un MR-TOF-MS."
Los resultados recogidos en la publicación suponen una importante contribución a las actividades de la Fase 0 de FAIR, en la que se forma a jóvenes investigadores con las futuras herramientas para los experimentos de las colaboraciones MATS y Super-FRS Experiment en la instalación FAIR.
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