Articulo 1Nucleos en el Universo

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Temas de Física

Temas de Física

Núcleos en el Universo
Dolores Cortina Gil y Gabriel Martínez Pinedo
Introducción
La astrofísica nuclear es una rama relativamente joven de
la física entre cuyos objetivos destaca la descripción de las
reacciones mediante las cuales tiene lugar la generación de
energía y la síntesis de elementos químicos en el Universo.
Se trata de un campo multidisciplinarque combina observaciones astronómicas, el análisis de la composición de
meteoritos, la modelización astrofísica y la física nuclear
tanto experimental como teórica.
En 1957, E. M. Burbidge, G. R. Burbidge, W. A. Fowler
and F. Hoyle y de manera independiente A. G. W. Cameron
publicaron sendos artículos clave [1,2], donde se definen los
principales procesos que explican la transformación de unosnúcleos en otros, asentando las bases de la astrofísica nuclear.
A lo largo de la segunda mitad del siglo XX, la Astrofísica
nuclear ha conseguido importantes logros que sin duda están
íntimamente conectados al impresionante avance experimentado por las técnicas instrumentales y de medida asociadas y
por la capacidad de cálculo numérico.
Los diferentes procesos de nucleosíntesis que tienen
lugardurante la vida de una estrella dan lugar a la creación de nuevos elementos químicos que son expulsados al
medio interestelar. Estos elementos pasan a formar parte de
una nueva generación de estrellas, y pueden ser detectados
mediantes estudios espectroscópicos. La mejora de las técnicas utilizadas en instrumentación observacional y de los
métodos de detección espectroscópicos, la construcción degrandes telescopios como el VLT y el Keck a los que pronto
se añadirá el GranTeCan, y la posibilidad de hacer observaciones desde el espacio sin la interferencia de la atmósfera
terrestre (telescopios Hubble, Chandra, XMM Newton e
Integral), ha permitido obtener toda una nueva visión del
universo que nos rodea.
La física nuclear experimental tampoco ha sido ajena a
todos estos avances tecnológicos,desarrollando haces de
núcleos estables e inestables y la instrumentación necesaria para realizar experimentos de precisión. Las reacciones
nucleares que intervienen en los procesos astrofísicos son
reacciones de fusión; reacciones de captura de protones,
de neutrones y de partículas alfa y sus inversas; y procesos
mediados por la interacción débil tales como desintegraciones beta, capturas deelectrones y de neutrinos. En algunos
casos se miden reacciones inducidas por núcleos estables
a energías próximas a las que se dan en las estrellas, con
secciones eficaces muy pequeñas, que necesitan el uso de
instalaciones subterráneas (LUNA) capaces de blindar los
equipos de detección a la radiación de origen cósmico. En
otros casos, se estudian reacciones inducidas por núcleos
inestables (tambiénllamados núcleos exóticos), con una vida
media muy corta, y difíciles de sintetizar en el laboratorio
con la tecnología actual. No obstante, en las últimas décadas, numerosas instalaciones de haces de núcleos exóticos
REF Enero-Marzo 2008

(Louvain la Neuve, GANIL, GSI, ISOLDE) han desarrollado programas experimentales en los que se han determinado
las propiedades fundamentales (masas y vidasmedias) y
propiedades de la estructura de núcleos claves en reacciones
de interés astrofísico. Igualmente se han medido un número
importante de secciones eficaces asociadas a los diferentes
procesos de nucleosíntesis. Por otro lado la construcción
de instalaciones de tiempo de vuelo de neutrones (n_ToF@
CERN) ha permitido el desarrollo de programas dedicados
al estudio de la captura neutrónica. Asímismo, las nuevas
instalaciones que se construirán en los próximos años (FAIR,
SPIRAL 2) incluyen en sus programas científicos el estudio
de reacciones nucleares de interés astrofísico.
En la mayor parte de los modelos astrofísicos la física
nuclear teórica es necesaria para convertir un dato experimental en el ritmo de reacción que es necesario en la aplicación astrofísica concreta. Ahora mismo...