Gli isotopi più pesanti dello stagno forniscono indicazioni sulla sintesi degli elementi
Un team internazionale di ricercatori, guidato da scienziati del GSI/FAIR di Darmstadt, in Germania, ha studiato la nucleosintesi del processo r in misurazioni condotte presso il centro di ricerca canadese TRIUMF di Vancouver. Al centro di questo lavoro ci sono le prime misure di massa di tre isotopi dello stagno estremamente ricchi di neutroni: stagno-136, stagno-137 e stagno-138. I risultati sono pubblicati sulla rivista Physical Review Letters.
Il dott. Ali Mollaebrahimi ispeziona l'impianto MR-TOF-MS presso TRIUMF in Canada
© Coulter Walls
Le misure di alta precisione, combinate con i calcoli della rete di nucleosintesi, aiutano a capire meglio come si formano gli elementi pesanti nell'universo, in particolare attraverso il processo di cattura rapida dei neutroni (il processo r) che si verifica nelle fusioni di stelle di neutroni. I dati rivelano l'energia di separazione dei neutroni, che definisce il percorso del processo r sul diagramma nucleare. Lo studio ha rilevato cambiamenti inaspettati nel comportamento dei nuclei di stagno oltre il numero magico di neutroni N=82, in particolare una riduzione dell'effetto di appaiamento degli ultimi due neutroni.
Questi cambiamenti potrebbero influenzare il percorso del processo r sulla carta nucleare in generale e persino alterare il limite di stabilità in questa regione della carta dei nuclidi". Combinando queste misure di massa, con nuove capacità di produzione di isotopi e calcoli teorici all'avanguardia, questo lavoro migliora la nostra comprensione delle forze nucleari lontano dalla valle di stabilità", spiega il dottor Ali Mollaebrahimi, primo autore della pubblicazione e portavoce dell'esperimento. Recentemente è stato nominato FAIR Fellow nel dipartimento GSI/FAIR "Esperimenti FRS/Super-FRS" e lavora a stretto contatto con i dipartimenti "Struttura nucleare e Astrofisica", nonché con il gruppo IONAS dell'Università Justus Liebig (JLU) di Giessen.
Uno spettrometro di massa a riflessione multipla a tempo di volo (MR-TOF-MS) - sviluppato da ricercatori del gruppo IONAS e GSI/FAIR e adattato alle opportunità specifiche dell'impianto TITAN di TRIUMF - svolge un ruolo chiave per il successo delle misurazioni, così come i fasci secondari disponibili a TRIUMF, che forniscono le più alte rese di isotopi esotici. È stato inoltre utilizzato un nuovo tipo di bersaglio di reazione.
"Questo risultato segna una pietra miliare significativa, resa possibile da una collaborazione a lungo termine tra scienziati di diversi gruppi di ricerca in Germania e Canada", afferma il dottor Timo Dickel, responsabile del gruppo di ricerca GSI/FAIR "Nuclei esotici termalizzati", di cui fa parte anche Mollaebrahimi. "L'MR-TOF-MS è stato installato e messo in funzione in Canada per i primi esperimenti nel 2017. Solo in questo anno, la proficua collaborazione ha portato ad altre due pubblicazioni di alto livello sulla sintesi degli elementi e sulla struttura nucleare. In passato, lo spettrometro di massa ha permesso la scoperta dell'isotopo itterbio-150, segnando la prima scoperta isotopica con un MR-TOF-MS".
I risultati riportati nella pubblicazione rappresentano un importante contributo alle attività della Fase 0 di FAIR, in cui i giovani ricercatori vengono formati con i futuri strumenti per gli esperimenti delle collaborazioni MATS e Super-FRS Experiment presso la struttura FAIR.
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