Os isótopos de estanho mais pesados fornecem informações sobre a síntese de elementos
Uma equipa internacional de investigadores, liderada por cientistas do GSI/FAIR em Darmstadt, Alemanha, estudou a nucleossíntese do processo r em medições realizadas no centro de investigação canadiano TRIUMF em Vancouver. No centro deste trabalho estão as primeiras medições de massa de três isótopos de estanho extremamente ricos em neutrões: estanho-136, estanho-137 e estanho-138. Os resultados são publicados na revista Physical Review Letters.
O Dr. Ali Mollaebrahimi inspecciona a configuração MR-TOF-MS na TRIUMF no Canadá
© Coulter Walls
As medições de alta precisão, combinadas com cálculos da rede de nucleossíntese, ajudam a compreender melhor como se formam os elementos pesados no Universo, especialmente através do processo de captura rápida de neutrões (o processo r) que ocorre nas fusões de estrelas de neutrões. Os dados revelam a energia de separação dos neutrões, que define o caminho do processo r no mapa nuclear. O estudo encontrou mudanças inesperadas no comportamento dos núcleos de estanho para além do número mágico de neutrões N=82, especificamente, uma redução no efeito de emparelhamento dos dois últimos neutrões.
"Estas alterações podem afetar o caminho do processo r na carta nuclear em geral e até alterar o limite de estabilidade nesta região da carta de nuclídeos. Combinando estas medições de massa com novas capacidades de produção de isótopos e cálculos teóricos de ponta, este trabalho melhora a nossa compreensão das forças nucleares longe do vale da estabilidade", explica o Dr. Ali Mollaebrahimi, primeiro autor da publicação e porta-voz da experiência. Ali Mollaebrahimi, primeiro autor da publicação e porta-voz da experiência, foi recentemente nomeado FAIR Fellow no departamento "FRS/Super-FRS Experiments" do GSI/FAIR e trabalha em estreita colaboração com os departamentos "Nuclear Structure and Astrophysics", bem como com o grupo IONAS da Universidade Justus Liebig (JLU) de Giessen.
Um espetrómetro de massa de reflexão múltipla por tempo de voo (MR-TOF-MS) - desenvolvido por investigadores do grupo IONAS e do GSI/FAIR e adaptado às oportunidades específicas da instalação TITAN no TRIUMF - desempenha um papel fundamental no êxito das medições, bem como os feixes secundários disponíveis no TRIUMF, que proporcionam os mais elevados rendimentos de isótopos exóticos. Foi também utilizado um novo tipo de alvo de reação.
"Este feito constitui um marco significativo, possível graças à colaboração a longo prazo entre cientistas de vários grupos de investigação na Alemanha e no Canadá", afirma o Dr. Timo Dickel, diretor do grupo de investigação GSI/FAIR "Núcleos exóticos termalizados", ao qual Mollaebrahimi também pertence. "O MR-TOF-MS foi instalado e colocado em funcionamento no Canadá para as primeiras experiências em 2017. Só neste ano, a colaboração bem-sucedida resultou em mais duas publicações de alto nível sobre a síntese de elementos e a estrutura nuclear. No passado, o espetrómetro de massa permitiu a descoberta do isótopo ytterbium-150, marcando a primeira descoberta de isótopos com um MR-TOF-MS."
Os resultados relatados na publicação representam uma contribuição importante para as actividades da Fase 0 do FAIR, em que jovens investigadores são treinados com as futuras ferramentas para as experiências das colaborações MATS e Super-FRS na instalação FAIR.
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