Utilizan nanomateriales para desvelar nuevas perspectivas en el origen de los elementos más pesados del Universo

Los elementos del Universo son el resultado de condiciones extremas. Reproducir esas condiciones es un obstáculo para el avance hacia una comprensión completa del proceso de formación. Un equipo científico multidisciplinar compuesto por investigadores de la Universidad de Surrey, la Universidad de York, el centro nacional de Canadá para la aceleración de partículas TRIUMF y el Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (ICMS), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Sevilla (US) ha llevado a cabo un experimento pionero en la medición de reacciones nucleares mediante el uso de nanomateriales y haces de iones radiactivos (núcleos exóticos) acelerados a muy altas energías.

El experimento fue posible gracias al uso de novedosos blancos de helio. Dado que el helio es un gas noble, es decir, no es reactivo ni sólido, investigadores del ICMS desarrollaron un innovador nanomaterial que incorpora helio en películas ultrafinas de silicio para formar miles de millones de burbujas microscópicas de helio, cada una de apenas unas decenas de nanómetros de diámetro.

Estas dianas concentran más helio en un espacio menor que cualquier método tradicional, lo que aumenta la probabilidad de que un núcleo de estroncio-94 entrante se fusione con el helio. El equipo aceleró isótopos de estroncio-94 de vida corta que incidieron sobre las láminas, lo que les permitió medir la reacción nuclear en condiciones similares a las que se encuentran en entornos cósmicos extremos.

Se cree que estas reacciones de fusión de estroncio-helio, producidas experimentalmente, ocurren en el interior de vientos rápidos de material expulsado por estrellas de neutrones en fusión o supernovas (estrellas masivas en explosión), lo que proporciona a los investigadores un conocimiento profundo de las condiciones de la reacción.

Estos vientos extremadamente calientes podrían ser uno de los pocos lugares del universo donde se pueden formar elementos más pesados ​​que el hierro, lo que los convierte en un banco de pruebas ideal para caracterizar los patrones que contribuyen a la producción de los elementos más pesados ​​de la tabla periódica.

Los resultados de este experimento indican que las reacciones de fusión de estroncio y helio no se desarrollan tan rápido como predice la teoría, lo cual tiene un impacto significativo en los elementos que pueden formarse en reacciones posteriores. “Este estudio abre las puertas a nuevas oportunidades de medición de reacciones similares en el futuro, contribuyendo a una comprensión más clara de la formación de elementos pesados y el papel de las fusiones de estrellas de neutrones”, concluye la investigadora del Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (ICMS), Asunción Fernández.