Confirman una nueva fuente de energía procedente de las estrellas

En un artículo publicado en Nature , científicos de la Australian National University (ANU) y otras instituciones, entre ellas el Laboratorio de Investigación del Ejército de los Estados Unidos o el Centro Nacional de Investigación Nuclear de Polonia, explican cómo han conseguido, por primera vez, confirmar la existencia del fenómeno conocido como Excitación Nuclear por captura de Electrones (NEEC por sus siglas en inglés).

El fenómeno tiene lugar en el corazón de las estrellas y podría ser, además de una nueva fuente de energía de incalculable potencial, el mecanismo clave a través del cual las estrellas, a lo largo de su evolución, consiguen producir elementos tan pesados como el oro o el platino.

NEEC sucede cuando un átomo captura un electrón. Si la energía de movimiento del electrón (cinética) y la energía requerida para capturarle se dan en la proporción adecuda, entonces el átomo pasa a un estado de excitación superior. Ese aumento de energía, sin embargo, tiene un alto coste para el átomo, que ve drásticamente reducida su esperanza de vida.

En otras palabras, lo que antes era un núcleo estable y de vida larga se convierte en un núcleo sobreexcitado y que, por lo tanto, debe buscar un nuevo estado de reposo, ya sea a través de un proceso electromagnético conocido como conversión interna que le obliga a "escupir" un electrón, ya sea emitiendo un fotón.

El proceso fue descrito por primera vez en la década de los 70 del pasado siglo, pero hasta ahora nadie había conseguido demostrar en laboratorio su existencia. Algo que sí han hecho los autores del artículo de Nature.

Para conseguirlo, los investigadores recurrieron al Acelerador de iones pesados de la ANU y al acelerador ATLAS del Laboratorio Nacional Argonne, en los Estados Unidos. Con esos instrumentos, crearon un isótopo exótico, molibdeno 93, a base de "disparar" haces de átomos de zirconio contra núcleos de litio. Los átomos resultantes de molibdeno salieron disparados a un 10% de la velocidad de la luz (unos 30.000 km por segundo) para estrellarse contra el litio restante, dejando en su estela una serie de iones altamente cargados.

A medida que las intercciones continuaban, los átomos de molibdeno 93 fueron perdiendo su energía cinética hasta que alcanzaron un estado en el que podían capturar un electrón con la cantidad de energía adecuada para empujarlos de un estado de larga duración a un nivel superior, pero de vida más corta. Después, esos estados decayeron, emitiendo una firma única de rayos gamma, la prueba de que el NEEC había ocurrido realmente.

El trabajo ha proporcionado un modelo con el que, a partir de hora, podrán probarse otros cálculos teóricos para el efecto NEEC en diferentes elementos de la tabla periódica. Lo cual, de paso, proporcionará la clave para entender el proceso por el que las interacciones nucleares en el interior de las estrellas son capaces de producir ciertos metales muy pesados.

"La abundancia de diferentes elementos en una estrella -afirma G. J. Lane, uno de los formantes del artículo- depende principalmente de la estructura y el comportmiento de los núcleos atómicos. El fenómeno NEEC modifica la esperanza de vida de los núcleos, por lo que éstos sobreviven durante un corto periodo de tiempo en una estrella".

Además de las implicaciones cosmológicas, la confirmación del efecto NEEC convierte en posible el acceso a la energía almacenada en los núcleos de isómeros de vida más larga. Lane sugiere que la técnica podría, por ejemplo, crear fuentes de energía 100.000 veces más poderosas que las actuales baterías químicas.

"Nuestro estudio -asegura el investigador- ha demostrado una nueva forma de liberar la energía almacenada en un estado nucler de larga duración, que el Laboratorio de Investigación del Ejército de EE.UU. está intereresado en explorar más a fondo".