Le collisioni di stelle di neutroni possono forgiare l'oro più lentamente del previsto

Secondo un recente studio condotto da ricercatori della Technische Universität Darmstadt, le collisioni di stelle di neutroni possono produrre oro, platino e altri elementi pesanti più lentamente di quanto si pensasse in precedenza. I risultati, pubblicati su Physical Review Letters, suggeriscono che il processo rapido di cattura dei neutroni, noto come processo r, è influenzato in modo più significativo dalla massa dei nuclei atomici rispetto ai modelli precedenti.

Questo processo si verifica tipicamente durante eventi astrofisici violenti, come la collisione di due stelle di neutroni. Durante queste collisioni, i nuclei atomici assorbono i neutroni rapidamente, permettendo loro di formare elementi sempre più pesanti. Tuttavia, molti dei nuclei ricchi di neutroni coinvolti in questo processo sono troppo instabili per essere studiati nei laboratori terrestri, costringendo gli scienziati a fare affidamento sui modelli teorici. Per affrontare questa sfida, il team di ricerca ha utilizzato un nuovo approccio computazionale chiamato metodo del gruppo di rinormalizzazione della somiglianza in mezzo-valenza-spazio (VS-IMGSR).

Takayuki Miyagi e Achim Schwenk, lavorando sotto la guida del professor Almudena Arcones, hanno calcolato le proprietà di 70 nuclei critici vicino al numero magico di neutroni N = 82. Questa regione è vitale per la produzione del secondo picco di abbondanza del processo r, un noto modello di distribuzione degli elementi pesanti trovato in tutto l'universo.

Questo rallentamento fa sì che la materia si accumuli per una durata più lunga in una particolare area della carta nucleare prima che la creazione di elementi ancora più pesanti possa procedere. Jan Kuske, l'autore principale dello studio e uno studente di dottorato nel gruppo di Arcones, ha sottolineato che piccole variazioni nelle masse nucleari possono avere effetti sostanziali sulle abbondanze previste di elementi pesanti nell'universo. Lo studio suggerisce un secondo picco del processo r più pronunciato e un notevole spostamento nel terzo picco, offrendo nuove prospettive su come si formano oro, platino e elementi simili dopo collisioni di stelle di neutroni. Le implicazioni di questa ricerca si estendono oltre la fisica teorica.

La ricerca sottolinea il valore di integrare i dati sperimentali con modelli teorici all'avanguardia, specialmente in aree in cui gli studi sperimentali sono limitati.

In questo modo, gli scienziati possono identificare gli isotopi più promettenti per future indagini, guidando sia gli esperimenti di laboratorio che gli sforzi di astronomia osservazionale.