„Particulele-fantomă” ar putea fi secretul din spatele celor mai grele elemente din Univers

Atomii mari necesită energie pentru a fi construiți. Un nou model al interacțiunilor cuantice sugerează acum că unele dintre cele mai ușoare particule din Univers ar putea juca un rol esențial în modul în care se formează cel puțin unele elemente grele.

Fizicienii din SUA au arătat cum particulele subatomice „fantomă” cunoscute sub numele de neutrini ar putea forța nucleele atomice să devină elemente noi.

Nu numai că aceasta ar fi o metodă complet diferită de construire a elementelor mai grele decât fierul, dar ar putea descrie, de asemenea, o cale „intermediară”, care se află la granița dintre două procese cunoscute, fuziunea nucleară și nucleosinteza.

Pentru majoritatea elementelor mai mari decât hidrogenul, îmbrățișarea unei stele mari și strălucitoare este suficientă pentru ca protonii și neutronii să își depășească nevoia puternică de a se îndepărta suficient timp pentru ca alte interacțiuni cu rază scurtă să preia controlul. Această îmbrățișare prin fuziune eliberează energie suplimentară, ajutând nucleele stelelor să rămână călduroase.

Odată ce atomii ajung la o dimensiune de aproximativ 55 de nucleoni – masa unui nucleu de fier – adăugarea de protoni suplimentari necesită mai multă energie decât poate returna procesul de fuziune.

Această schimbare în economia termonucleară înseamnă că piesele grele ale tabelului periodic se pot forma numai atunci când neutroni suplimentari se lipesc de masa de particule nucleare suficient de mult timp pentru ca una dintre ele să se dezintegreze și să emane un electron și un neutrin, transformându-se în protonul suplimentar necesar pentru a se califica drept element nou.

Un nou model al interacțiunilor cuantice

În mod normal, acest proces este extrem de lent, desfășurându-se pe parcursul a zeci de ani sau chiar secole, pe măsură ce nucleele din stelele mari se zbat, câștigând și pierzând frecvent neutroni, puțini reușind să treacă la protoni în momentul critic.

Dacă este suficient de puternică, această creștere poate fi, de asemenea, surprinzător de rapidă – în câteva minute în dezordinea fierbinte a stelelor care se prăbușesc și se ciocnesc. Dar unii fizicieni teoreticieni s-au întrebat dacă există și alte căi, intermediare între procesul lent și procesul rapid, scrie ScienceAlert.

„Nu este clar unde sunt fabricate elementele chimice și nu cunoaștem toate căile posibile prin care pot fi fabricate”, spune autorul principal al studiului, fizicianul Baha Balantekin de la Universitatea Wisconsin din Madison.

O soluție ar putea fi găsită în natura cuantică a inundațiilor de neutrini – cele mai abundente particule cu masă din Univers – care se revarsă în mediul cosmic. Deși sunt practic lipsiți de masă și nu au aproape niciun mijloc de a-și face simțită prezența, numărul lor mare…