LABORATORI NAZIONALI DEL GRAN SASSO INFN: NUOVI INDIZI SULLA PRODUZIONE DI ELEMENTI PESANTI NELLE STELLE

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 ¹³C+a -> ¹⁶O+n:

un nucleo di carbonio 13 cattura una particella alfa e genera un nucleo di ossigeno 16 e un neutrone. Dopo una lunga campagna sperimentale, durata circa 4 anni, la collaborazione internazionale LUNA (Laboratory for Underground Nuclear Astrophysics https://luna.lngs.infn.it ), che opera presso i Laboratori Nazionali del Grasso dell’INFN, ha misurato la velocità di questo processo con un’elevatissima precisione direttamente alle temperature stellari, fornendo informazioni preziosissime per i 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:

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.152701

Gianluca Imbriani, portavoce della collaborazione LUNA 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 su esperimenti basati su tecniche indirette”.

 “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+a -> 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, che hanno coordinato il lavoro per questa misura – LUNA è l’unico esperimento ad oggi che è riuscito a misurare direttamente il processo ¹³C+a -> 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.”

“L’esperimento LUNA proseguirà la sua attività scientifica nel prossimo decennio grazie al progetto LUNA-MV – conclude Matthias Junker responsabile locale per i Laboratori Nazionali del Gran Sasso della collaborazione LUNA -, che si focalizzerà sullo studio dei processi chiave per determinare l'evoluzione di stelle massicce, importanti per comprendere la composizione chimica dell'universo.”

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 potete contattare: Gianluca Imbriani Questo indirizzo email è protetto dagli spambots. È necessario abilitare JavaScript per vederlo.