En un día típico en el mayor láser del mundo, la National Ignition Facility (NIF) en Livermore, California, puedes encontrar a científicos creando condiciones similares a la formación de estrellas usando 192 láseres del alta potencia.
las estrellas del universo se forman a través de procesos llamados nucleosíntesis, que funden átomos ligeros para crear núcleos atómicos más pesados. Los elementos naturales encontrados en la Tierra como el helio y el aluminio, se formaron a través de este proceso dentro de una estrella no muy diferente de nuestro Sol.
Fotograma de un experimento en NIF para estudiar la nucleosíntesis estelar. Crédito: Don Jedlovec, LLNL
La energía de los láseres del NIF es amplificada en un edificio equivalente a tres campos de fútbol, y entonces enfocada hacia pequeñas cápsulas rellenas de hielo o gas con paredes de 18 micrones de espesor (el espesor de un cabello humano) y 3mm de diámetro exterior. La cápsula se deposita con precisión en el centro de una cámara objetivo con un diámetro de 10m. Es como como intentar colocar una hormiga en el mismísimo centro de un autobús escolar. Cuando las cápsulas son disparadas con los 192 láseres implosionan, creando las condiciones de mucho calor y densidad similares a las estrellas.
Los experimentos que se realizan en el NIF estudian uno de los procesos primarios de nucleosíntesis en el Sol, la relación 3He-3He entre dos iones de helio en condiciones similares a las estrellas. Esta reacción es responsable de casi la mitad de la energía generada por el Sol cuando convierte hidrógeno en helio.
"Lo que es tan genial de estos experimentos es que a diferencia de anteriores estudios en la Tierra, estamos de hecho comprobando la reacción en condiciones de temperatura y densidad comparables a las que hay en las estrellas". Dice la científica líder del proyecto Dra. Maria Gatu Johnson del MIT.
En un encuentro de la División de Física de Plasma de la Sociedad Americana de Física en Fort Lauderdale, Florida, esta semana, la Dra. Gatu Johnson informará de cómo se han observado los protones de la reacción solar 3He-3He en estos experimentos en un rango de condiciones.
"Sorprendentemente", dice la Dra. Gatu Johnson, "los resultados preliminares muestran que a más bajas temperaturas, se ven relativamente más protones con mayor energía que con menor energía.
Estos resultados ayudarán a los científicos a añadir importantes restricciones en los cálculos teóricos de esta complicada reacción y estimar la probabilidad de que la reacción 3He-3He ocurra, así como otros procesos importantes en el Sol. habrá una nueva ronda de experimentos, actualmente planificados para febrero de 2020, en los que la Dra. gatu Johnson piensa definir mejor las temperaturas alcanzadas en condiciones similares a las de las estrellas.
Estos experimentos son parte de un nuevo esfuerzo por estudiar las reacciones de la nucleosíntesis y otros fenómenos importantes en condiciones estelares usando láseres.
"los plasmas de alta densidad energética son el único laboratorio en tierra que pueden recrear las extremas condiciones en que los elementos se producen en el universo", dice el investigador coprincipal Dr. Alex Zylstra del Lawrence Livermore National Laboratory. El trabajo continuará usando esta plataforma para probar otras reacciones de la nucleosíntesis y fenómenos importantes en el futuro . ¡Esta es una manera nueva y creativa de estudiar como se hacen materiales en las estrellas!
