Primele indicii de fisiune nucleară în cosmos

Elementele situate mai sus de fier în tabelul periodic sunt considerate a se forma în explozii cataclismice precum fuziunea a două stele neutronice sau în clase rare de supernove. Cercetări noi sugerează că ar putea exista fisiune nucleară în cosmos în timpul formării elementelor grele.

Analizând date despre diverse elemente găsite în stele foarte vechi, cercetătorii au identificat o potențială de fisiune nucleară în cosmos, indicând că natura probabil va produce nuclee supergrele dincolo de cele mai grele elemente din tabelul periodic.

• Telescopul Webb a găsit o populație neobișnuit de mare de asteroizi între Jupiter și Marte
• Un nou studiu dezvăluie cum au jucat cometele un rol „major” în apariția vieții pe Pământ

„Oamenii au crezut că fisiunea are loc în cosmos, dar până acum, nimeni nu a reușit să dovedească acest lucru”, a spus Matthew Mumpower, fizician teoretician la Laboratorul Național Los Alamos (SUA) și coautor al unui articol din revista Science care prezintă cercetarea.

Un studiu a descoperit dovezi de fisiune nucleară în cosmos

Utilizând cele mai recente observații, Mumpower a declarat că cercetătorii au descoperit o corelație între metalele ușoare de precizie precum argintul și nucleele de pământ rar precum europiul. Când unul dintre aceste grupuri de elemente crește, elementele corespunzătoare din celălalt grup cresc și ele, corelația este pozitivă.

„Singura modalitate plauzibilă în care acest lucru poate apărea în rândul diferitelor stele este dacă există un proces constant care acționează în timpul formării elementelor grele”, a spus Mumpower. Echipa a testat toate posibilitățile și fisiunea a fost singura explicație care a reușit să reproducă tendința.

„Descoperirea este extrem de profundă și este prima dovadă a fisiunii care operează în cosmos, confirmând o teorie pe care am propus-o acum câțiva ani. Pe măsură ce am acumulat mai multe observații, cosmosul spune, hei, există o semnătură aici, și aceasta poate veni doar de la fisiune”, a declarat Mumpower.

Cercetarea indică, de asemenea, că elementele cu o masă atomică (numărul de protoni plus neutroni) de 260 (mai grele decât cele notate în partea superioară a tabelului periodic) pot exista.

Mumpower a dezvoltat modelele de fisiune utilizate pentru a prezice și ghida constatările observaționale, care au fost conduse de autorul studiului Ian Roederer, de la Universitatea de Stat din Carolina de Nord (SUA).

Cum se formează elementele grele din tabelul periodic?

Astrofizicienii au crezut de mult timp că elementele grele de dincolo de fier s-au format în explozii stelare numite supernove sau atunci când două stele neutronice s-au unit. După cum sugerează și numele, acestea din urmă sunt compuse în mare parte din neutroni, care împreună cu protonii formează nucleele tuturor atomilor. Prin procesul rapid de captare a neutronilor, denumit „r-process”, nucleele atomice prind neutroni pentru a forma elemente mai grele. Însă, timp de jumătate de secol, a rămas un mister dacă unele cresc prea mult în greutate pentru a rămâne unite și se despart, sau fisionează, formând doi atomi de elemente mai ușoare, dar tot grele (și eliberând o energie imensă).

Într-o lucrare din 2020, Mumpower a prezis pentru prima dată distribuțiile fragmentelor de fisiune pentru nucleele r-process.

Un studiu ulterior condus de colaboratorul Nicole Vassh la TRIUMF a prezis coproducția de metale ușoare de precizie și nuclee de pământ rar. Această coproducție a elementelor precum ruteniu, rodiu, paladiu și argint, și a celor precum europiu, gadoliniu, disproziu și holmiu, poate fi testată prin compararea predicției cu abundențele de elemente dintr-o colecție de stele.

Noua analiză condusă de Roederer a examinat datele observaționale de la 42 de stele și a găsit exact corelația preconizată. Modelul furnizează o semnătură clară de fisiune nucleară în cosmos care creează aceste elemente și un model similar de elemente puțin mai grele și aflate mai sus în tabelul periodic.

Așadar, există fisiune nucleară în cosmos

„Corelația este foarte robustă în stelele îmbogățite cu r-process unde avem date suficiente. De fiecare dată când natura produce un atom de argint, produce și nuclee de pământuri rare mai grele în proporție corespunzătoare. Compoziția acestor grupuri de elemente este sincronizată. Am demonstrat că doar un mecanism poate fi responsabil, fisiunea, și oamenii s-au tot gândit la aceasta încă din anii 1950”, a spus Mumpower.

„La Los Alamos, am dezvoltat modele de fisiune nucleară deoarece nu putem măsura tot ceea ce este relevant pentru cercetarea armelor, conform misiunii Laboratorului”, a spus Mumpower. Modelele le permit fizicienilor să interpreteze experimente și să completeze datele atunci când măsurătorile lipsesc. De la oprirea testării armelor nucleare în 1992, datele experimentale privind fisiunea au fost limitate.

Modelele se descurcă excepțional de bine în comparație cu datele măsurate și le oferă astfel credibilitate extrapolărilor în cazul lipsei de măsurători. Intrările nucleare ale speciilor atât cu viață scurtă, cât și cu viață lungă sunt necesare pentru studiile formării elementelor grele, a spus Mumpower. Randamentele de fisiune sunt produse ale procesului de despărțire a atomilor relativ grei în alții mai ușori, același proces folosit în armele nucleare și în reactoare, notează EurekAlert.

Vă recomandăm să citiți și:

A fost găsită o galaxie izbitor de asemănătoare cu a noastră

Hermann Oberth, unul dintre părinții fondatori ai rachetei și astronauticii. Avea origini românești!

Inelele lui Saturn vor dispărea în 2025 din cauza unui fenomen cosmic

Soarele nostru ar putea fi mult mai mic decât s-a crezut, au descoperit doi astronomi