Produzione di elementi pesanti nelle stelle: nuovi risultati dell'esperimento LUNA

 BOREXINOTutti gli elementi chimici presenti nell’Universo, ad eccezione dell’idrogeno ed elio, sono prodotti nelle stelle, in particolari reazioni e condizioni. Da decenni fisici e astrofisici si interrogano sull’origine degli elementi più pesanti del ferro.

Per produrli alle stelle servono i neutroni, che essendo privi di carica sono facilmente catturabili dagli altri ioni, permettendo la sintesi di elementi come il Cadmio, il Tungsteno o il Piombo.

La più importante sorgente di neutroni nelle stelle è il processo in cui un nucleo di carbonio 13 cattura una particella alfa e genera un nucleo di ossigeno 16 e un neutrone: 13C+α -> 16O+n.

Dopo una lunga campagna sperimentale, durata circa 4 anni, la collaborazione internazionale LUNA (Laboratory for Underground Nuclear Astrophysics), che opera presso i Laboratori Nazionali del Gran Sasso dell’INFN, ha misurato la velocità di questo processo con un’elevatissima precisione direttamente alle temperature stellari, fornendo informazioni preziosissime per la costruzione di modelli che riproducono l’evoluzione di una stella.

I risultati di questo lavoro sono stati pubblicati sulla prestigiosa rivista Physical Review Letters dell’American Physical Society.

Gianluca Imbriani, portavoce della collaborazione LUNA, Professore della Federico II e associato INFN della Sezione di Napoli, sottolinea che “la nostra conoscenza della sezione d'urto del processo di cattura di una particella alfa da parte di un nucleo di 13C, nell'intervallo di energie astrofisiche si è finora basata su estrapolazioni da misure ad energie più elevate e da esperimenti basati su tecniche indirette, portando a grandi incertezze nella determinazione della velocità di produzione dei neutroni nelle stelle”.

“Circa il 50% degli elementi più pesanti del ferro presenti sulla Terra e nel Sistema Solare sono stati prodotti da stelle di massa leggermente più grande di quella del Sole, vissute prima della sua formazione avvenuta 4.5 miliardi di anni fa - dice Oscar Straniero, astrofisico dell’INAF e storico collaboratore di LUNA -. Quando diventano giganti rosse, nell’interno di queste stelle si sviluppano condizioni ideali per l’attivazione del processo 13C+α -> 16O+n, che da inizio alla sintesi di nuclei pesanti”.

“Grazie al livello di fondo fortemente ridotto nel laboratorio sotterraneo del Gran Sasso – aggiungono Alba Formicola ed Andreas Best, coordinatore del gruppo LUNA di Napoli che hanno coordinato il lavoro per questa misura – LUNA è l’unico esperimento ad oggi che è riuscito a misurare direttamente il processo 13C+α -> 16O+n nella finestra energetica di interesse astrofisico riducendo drasticamente le incertezze. Ciò determinerà un grande impatto sulla previsione della formazione di una serie di elementi pesanti, la cui sintesi dipende fortemente dalla velocità di questo processo.”

Collaborano a LUNA circa 50 scienziati di Università e Enti di Ricerca provenienti da Italia, Germania, Ungheria e Regno Unito. Per questa misura va sottolineato un contributo in particolare ed è quello del laboratorio Atomki di Debrecen, Ungheria, dove i bersagli necessari a questo esperimento sono stati sviluppati.

Per ulteriori informazioni: Gianluca Imbriani Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.

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