Físicos de China, proporcionan datos de masa clave para determinar la velocidad de reacción de los estallidos de rayos X
Beijing, China, Asia.- Un equipo de investigación del Instituto de Física Moderna (IMP) de la Academia China de Ciencias (CAS) ha medido directamente las masas de dos núcleos atómicos altamente inestables: fósforo-26 y azufre-27. Estas mediciones precisas proporcionan información crucial para determinar la velocidad de reacción nuclear durante los estallidos de rayos X, lo que mejora nuestra comprensión de cómo se sintetizan los elementos en condiciones tan extremas.
Los estallidos de rayos X de tipo I son explosiones termonucleares frecuentes y violentas en la galaxia, observadas principalmente en sistemas binarios de rayos X de baja masa compuestos por una estrella de neutrones y su estrella compañera. La energía de estas explosiones proviene de la combustión termonuclear inestable de hidrógeno y helio en la superficie de la estrella de neutrones, lo que implica rápidas reacciones de captura de protones, conocidas como proceso rp. En este proceso, los núcleos atómicos capturan protones rápidamente para formar elementos más pesados. La velocidad y la trayectoria de estas reacciones dependen fundamentalmente de las masas precisas de los núcleos atómicos relevantes.
Sin embargo, el proceso rp involucra muchos núcleos cercanos a la línea de goteo de protones, que suelen tener vidas cortas y masas desconocidas. Por lo tanto, calcular con precisión las vías de reacción nuclear es muy difícil.
Según el Dr. YAN Xinliang del IMP, uno de los autores correspondientes del estudio, la importancia de una posible rama de reacción que involucra fósforo-26 y azufre-27 en el proceso rp se ha debatido durante años debido a la falta de datos precisos sobre la masa de estos núcleos.
Para obtener datos de masa precisos del fósforo-26 y el azufre-27, los investigadores realizaron mediciones directas mediante espectrometría de masas isócrona definida por rigidez magnética en el Anillo de Almacenamiento de Refrigeración del Centro de Investigación de Iones Pesados de Lanzhou (HIRFL-CSR). Descubrieron que la energía de separación de protones del azufre-27 es entre 129 y 267 keV superior a la estimada, y su precisión muestra una mejora de ocho veces con respecto a mediciones anteriores.
Con los nuevos datos de masa, los investigadores descubrieron que, en condiciones de explosión de rayos X, la velocidad de reacción actualizada de 26P(p,γ)27S mejora significativamente en el rango de temperatura de 0,4 a 2 Gigakelvin (GK), alcanzando hasta cinco veces la velocidad estimada previamente a 1 GK. La incertidumbre de la velocidad de reacción inversa se ha reducido considerablemente. Se observó que la nueva velocidad de reacción aumenta la relación de abundancia de azufre-27 a fósforo-26, lo que indica un flujo de reacción más eficiente hacia el azufre-27.
«Nuestros resultados de masa de alta precisión y la nueva velocidad de reacción correspondiente proporcionan información más fiable para las redes de reacción astrofísica, resolviendo las incertidumbres en las vías de nucleosíntesis en la región fósforo-azufre de los estallidos de rayos X», afirmó el Dr. HOU Suqing, del IMP, otro autor correspondiente del estudio.
El estudio se realizó en colaboración con investigadores del Centro Helmholtz de Investigación de Iones Pesados GSI de Alemania y del Instituto Max Planck de Física Nuclear, así como de la Universidad de Saitama de Japón.
Este trabajo contó con el apoyo del Programa Nacional de Investigación y Desarrollo Clave de China, la Asociación para la Promoción de la Innovación Juvenil de la CAS y el Proyecto de Jóvenes Académicos para el Desarrollo Regional de la CAS.
