Em um dia típico no maior laser do mundo, o National Ignition Facility (NIF) em Livermore, Califórnia, você pode encontrar cientistas casualmente criando condições semelhantes a estrelas usando 192 lasers de alta potência. As estrelas no universo são formadas através de um processo chamado nucleossíntese, que funde átomos mais leves para criar novos núcleos atômicos mais pesados. Elementos naturais encontrados aqui na Terra, como hélio e alumínio, foram formados através deste processo dentro de uma estrela não muito diferente do nosso próprio sol.
A energia dos feixes de laser NIF é amplificada em um edifício equivalente ao comprimento de três campos de futebol e, em seguida, é focada em minúsculas cápsulas cheias de gás ou gelo com paredes com 18 micrômetros de espessura (aproximadamente a espessura de um cabelo humano) e diâmetros externos de 3 mm. A cápsula é colocada com precisão no centro de uma câmara-alvo que tem um diâmetro de 10 metros. É como tentar colocar com precisão uma formiga no centro exato de um ônibus escolar. Quando as cápsulas são jateadas com todos os 192 feixes de laser, elas implodem, criando condições muito quentes e muito densas em forma de estrela.
Experimentos em andamento no NIF estão estudando um dos processos primários de nucleossíntese no sol, a reação 3He-3He entre dois íons hélio, em condições estelares. Essa reação, mostrada na Figura 1, é responsável por quase metade da geração de energia em nosso sol, pois queima hidrogênio em hélio.
“O que é mais interessante nesses experimentos é que, ao contrário dos estudos anteriores na Terra, estamos na verdade investigando essa reação em condições de temperatura e densidade comparáveis ??às encontradas nas estrelas”, diz a cientista líder do projeto, Dra. Maria Gatu Johnson, do MIT.
Na divisão da American Physical Society of Plasma Physics, em Fort. Em Lauderdale, Flórida, nesta semana, o Dr. Gatu Johnson relatará como os prótons da reação solar 3He-3He foram observados nessas experiências em diversas condições.
“Surpreendentemente”, diz o Dr. Gatu Johnson, “os resultados preliminares mostram que a temperaturas mais baixas, relativamente mais prótons são vistos com energia mais alta do que com energia mais baixa”.
Esses resultados ajudarão os cientistas a adicionar restrições importantes nos cálculos teóricos dessa reação complicada e estimar a probabilidade da reação 3He-3He acontecer, além de outros processos importantes ao sol. Haverá mais uma rodada de experimentos, atualmente planejada para fevereiro de 2020, em que o Dr. Gatu Johnson planeja caracterizar melhor as temperaturas atingidas nas condições de estrela.
Essas experiências fazem parte de um novo esforço para estudar reações de nucleossíntese e fenômenos relevantes em condições estelares usando lasers.
“Os plasmas de alta densidade energética são o único laboratório da Terra que recria as condições extremas em que os elementos foram produzidos no universo”, diz o co-pesquisador principal, Dr. Alex Zylstra, do Laboratório Nacional Lawrence Livermore. O trabalho continuará usando essa plataforma para investigar outras reações de nucleossíntese e fenômenos relevantes no futuro – essa é uma maneira nova e criativa de estudar como as coisas das estrelas são feitas!
Publicado em 27/10/2019
Artigo original: https://phys.org/news/2019-10-star-born-lasers.html
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