Protocolo para investigar la fusión en el sol. Crédito de la imagen: NASA
Nuevos protocolos que miden con precisión cómo se forman los neutrinos en el Sol y luego se mueven hacia la Tierra darán como resultado una mejor comprensión de las propiedades de los neutrinos y del interior del Sol.
La mayoría de la energía producida por las estrellas como el sol proviene de una cadena de reacciones de fusión nuclear. La fusión de protones con berilio-7 para formar boro-8 marca el final de esta cadena. Este proceso es crucial para determinar el flujo de neutrinos de alta energía de la red solar que llegan a la Tierra.
Las condiciones de baja energía en las que tienen lugar estas reacciones dentro del sol son casi imposibles de reproducir en laboratorios de la Tierra. Por lo tanto, los científicos se basan en cálculos teóricos para extrapolar la velocidad de estas reacciones nucleares a partir de los experimentos que pueden realizar en la Tierra a mayor energía. Sin embargo, existe el riesgo de incertidumbre al realizar estas extrapolaciones. Un nuevo protocolo reduce drásticamente esta incertidumbre.
Se publicó un artículo de investigación sobre este tema en la revista Physics Letters B.
Los científicos pueden calcular la tasa de fusión de protones con berilio-7 a baja energía utilizando datos de experimentos realizados a mayor energía con el nuevo protocolo. El resultado coincide estadísticamente con el valor actual recomendado. Además, reduce la incertidumbre en un factor de 5.
En el futuro, a esta mejora se unirán mejoras similares para otras velocidades de reacción críticas bajo el sol. Esto resultará en predicciones más precisas utilizando el modelo solar estándar. Este modelo solar muestra cómo cambian el sol y otras estrellas con el tiempo. Los experimentos que miden con precisión cómo se forman los neutrinos en el Sol y luego se mueven hacia la Tierra darán como resultado una mejor comprensión de las propiedades de los neutrinos y del interior del Sol.
Trabajando dentro del marco del modelo de capa sin núcleo con continuo, un enfoque de primer principio que describe la estructura y las propiedades de reacción de los núcleos ligeros en pie de igualdad, los investigadores realizaron un análisis detallado del sistema de berilio-7 más protones y proporcionaron predicciones con incertidumbres cuantificadas para su sección transversal de fusión. El uso de múltiples órdenes de expansión quiral y una variedad de interacciones de dos y tres núcleos de la teoría de campos efectivos quirales abrió una ventana a las propiedades universales del sistema descritas en esta teoría efectiva de baja energía de la cromodinámica cuántica.
De esta manera, los investigadores han demostrado las características subyacentes en la tasa de captura prevista, lo que permite la combinación de cálculos teóricos y mediciones para obtener una tasa de captura astrofísica de protón-berilio-7 evaluada de S17(0) = 19,8 ± 0,3 eV b, que coincide con la tasa de captura actual. valor sugerido dentro de la incertidumbre, pero presenta barras de error que son más pequeñas en un factor de 5.
Los investigadores esperan que el nuevo protocolo que combina cálculos predictivos (con incertidumbres cuantificadas) y datos experimentales creados a través de este estudio establezca un nuevo estándar para la evaluación de reacciones astrofísicas de iones ligeros en regiones donde las mediciones experimentales no son factibles. Por ejemplo, se utilizará este protocolo para investigar la fusión de helio-3 con helio-4 y la captura de protones de nitrógeno-14 en el sol.
REFERENCIAS
Ab initio informed evaluation of the radiative capture of protons on Be7, Physics Letters B: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0370269323004902?via%3Dihub
