Βελτιώνοντας την ακρίβεια των μοντέλων που προβλέπουν το πλήθος των στοιχείων που δημιουργούνται σε εκρήξεις άστρων

Οι κλασικοί καινοφανείς – θερμοπυρηνικές εκρήξεις που συμβαίνουν ένας λευκός νάνος σωρεύει υλικό από ένα συνοδό άστρο – θεωρούνται ότι είναι μια σημαντική πηγή των στοιχείων μέχρι το ασβέστιο. Ωστόσο, υπάρχουν μεγάλες αβεβαιότητες στις προβλέψεις του υπάρχοντος μοντέλου των ποσοτήτων των στοιχείων που δημιουργούνται στους καινοφανείς. Τέτοιες αδυναμίες υφίστανται, εν μέρει, εξαιτίας της φτωχής γνώσης των ρυθμών των πυρηνικών αντιδράσεων μέσω των οποίων δημιουργούνται τέτοια στοιχεία. Τώρα, ο Gregory Christian, στο Πανεπιστήμιο A&M του Τέξας στην College Station και οι συνάδελφοί του έχουν περιγράψει μια τέτοια αντίδραση με πρωτοφανή ακρίβεια. Σύμφωνα με την ανάλυση των συγγραφέων, τα νέα αποτελέσματα μειώνουν δραματικά τις αβεβαιότητες των υπολογισμών του μοντέλου.

Οι ερευνητές εστίασαν σε μια αντίδραση στην οποία πυρήνας καλίου-38 συλλαμβάνει ένα πρωτόνιο για να σχηματίσει ασβέστιο-39 και απελευθερώνει ακτίνες-γ. Προηγούμενη θεωρητική εργασία έδειξε ότι για ορισμένους τύπους καινοφανών η αντίδραση αυτή ήταν ένα κύριος καθοριστικός παράγοντας του ρυθμού παραγωγής για το ασβέστιο, το κάλιο και το αργό. Σε πειράματα που έλαβαν χώρα στο εθνικό εργαστήριο για σωματιδιακή και πυρηνική φυσική, TRIUMF, του Καναδά, η ομάδα κατεύθυνε δέσμη ραδιενεργού καλίου-38 προς ένα στόχο αερίου υδρογόνου. Μετά χρησιμοποιώντας τον Ανιχνευτή DRAGON (Detector Recoils And Gammas Of Nuclear Reactions), μέτρησαν το ρυθμό με τον οποίο παράγονταν το ασβέστιο-39 και οι ακτίνες-γ σε συγχρονία. Από τέτοιες μετρήσεις, η ομάδα απέκτησε μια εκτίμηση του ρυθμού αντίδρασης με μια αβεβαιότητα – που ορίζεται ως το λόγος του ανώτερου προς το κατώτερο όριο για το ρυθμό – περίπου 15, που είναι 250 φορές καλύτερη από προηγούμενες εκτιμήσεις. Βρήκαν ότι τα νέα όρια βελτιώνουν την ακρίβεια των προβλέψεων του πλήθους για τα τρία στοιχεία κατά έναν παράγοντα περίπου 10.