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Replican en laboratorio las reacciones químicas que originaron el Universo

Las reacciones cósmicas que dieron origen a estrellas y galaxias pueden replicarse en laboratorio y permitir a los científicos observar cómo se formó el universo hace más de 13.000 millones de años.

Un apasionante experimento científico ha iniciado con éxito lo que puede convertirse en la recreación en laboratorio de las reacciones cósmicas que dieron origen al universo.

El origen de todo lo que conocemos, desde las estrellas y galaxias, hasta las montañas terrestres y las herramientas que usamos, procede de un hirviente mar de protones, neutrones y otras partículas subatómicas, que se formó en los primeros momentos del universo.

Cuando el universo estaba en ese punto primordial, una cucharilla de materia cósmica pesaba más de 10.000 toneladas. Sin embargo, más de 13.000 millones de años después, todavía desconocemos cómo se construyeron los componentes químicos que dieron lugar a todo lo que existe.

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Ladrillos de materia

Los elementos químicos son la base de la materia y todos contienen un núcleo central que consta de protones y neutrones, minúsculas partículas que surgieron minutos después del Big Bang, dando lugar a los primeros átomos unos 300.000 años después.

El primer elemento químico que originó el hirviente mar primigenio fue el hidrógeno, el más ligero que existe, junto con el helio y el litio. Todos los demás elementos químicos se originaron cuando se formaron las primeras estrellas y galaxias, unos 250 millones de años después.

Pero el hidrógeno y el helio fueron la materia prima a partir de la cual se generó todo lo que conocemos: todas las estrellas nacen cuando comienzan a fusionar hidrógeno para formar helio. Ese misterioso proceso ahora podemos recrearlo en laboratorio y observar cómo ocurrió.

Primer paso

El primer experimento culminó en junio pasado, cuando científicos de la Universidad de Michigan replicaron con éxito en laboratorio un proceso que se cree está implicado en la producción de carbono en las estrellas: registraron más de dos millones de reacciones y observaron varios casos de desintegración de partículas.

Después de este resultado, los científicos consideran que están en condiciones de obtener información fundamental sobre los elementos pesados (con gran cantidad de protones y neutrones) que están implicados en las reacciones nucleares que originaron las estrellas, porque esas reacciones ya es posible recrearlas en laboratorio.

Van a continuar con estas investigaciones y se proponen recrear las reacciones nucleares que generan algunos de los elementos más pesados del mundo, desde el hierro hasta el uranio, según explican en un comunicado.

FRIB SOLARIS, la clave

Todo este desarrollo ha sido posible porque la Universidad Estatal de Michigan (MSU) alberga al acelerador de iones pesados más potente del mundo, conocido como FRIB (Facility for Rare Isotope Beams).

FRIB permite a los científicos hacer descubrimientos sobre las propiedades de isótopos raros (es decir, núcleos de vida corta que normalmente no se encuentran en la Tierra), sobre astrofísica nuclear y sobre interacciones fundamentales de la materia.

Para la recreación de los procesos químicos que dieron lugar al universo, los científicos del FRIB construyeron y probaron un dispositivo nuevo que permite obtener información fundamental sobre elementos pesados, señala Ben Kay, físico del Laboratorio Nacional Argonne, que ha dirigido este este esfuerzo.

El nuevo dispositivo, llamado SOLARIS, es un nuevo sistema de espectrómetro que se aplica para el estudio de reacciones directas con haces de iones radiactivos.

Gran comienzo

Usa imanes superconductores similares a los de una máquina de imágenes por resonancia magnética (MRI), como la que se encuentra en los hospitales.

Solaris dispara un haz de partículas a un material dentro de una cámara de vacío: cuando las partículas chocan con el objetivo, se producen reacciones de transferencia.

Cuando ocurren esas reacciones, los neutrones o protones se eliminan o se segregan de los núcleos, dependiendo de las partículas y sus energías utilizadas en la colisión, y de esta forma pueden observarse reacciones químicas similares a las que ocasionaron el universo.

De momento, han replicado un estado excitado de un isótopo de carbono que se piensa juega un papel clave en la fabricación de carbono en las estrellas. Un gran comienzo.

Foto superior: ESA / Hubble & NASA, A. Seth

Eduardo Martínez de la Fe

Eduardo Martínez de la Fe, periodista científico, es el Editor de Tendencias21.

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