Medidas ultraprecisas em física nuclear orientam busca por explosões de novas no espaço
Trabalho com a participação de pesquisador do IFUSP foi publicado na Nature Communications e incentiva a procura pelo 22Na no espaço como assinatura de explosões de novas.
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A não detecção de raios-gama do decaimento do 22Na por satélites espaciais como o INTEGRAL (INTErnational Gamma-Ray Astrophysics Laboratory), tem intrigado astrônomos. O raio-gama de 1.275 MeV, proveniente do decaimento do 22Na para o 22Ne, é um importante traçador de explosões de nova. No entanto, a previsão da observação de tal decaimento depende fortemente do conhecimento da reação de captura de prótons, 22Na(p,gama)23Mg que ocorrem em novas. Essa reação, por sua vez, é dominada por uma ressonância específica de curtíssima duração (da ordem de femto segundos, 10-15 s) a 7.785 MeV de excitação no 23Mg.
Sobre isso, o pesquisador Valdir Guimarães, do IFUSP, um dos autores principais de artigo recém publicado na Nature sobre o tema, comenta: "A ideia de investigar as ressonâncias do 23Mg surgiu durante o ano sabático de 2015 em que estive no Laboratoire de Physique des 2 infinis Irène Joliot-Curie – IJCLab em Orsay, França. Realizei nesse laboratório as medidas que mais tarde foram base da dissertação de mestrado de Alessandro Luis de Lara sob minha supervisão. Na ocasião, o Prof. François de Oliveira propôs uma medida mais sofisticada para investigar a ressonância específica a 7.785 MeV do 23Mg". Assim, o novo artigo é fruto de colaboração internacional envolvendo pesquisadores de vários países para realizar a medida no laboratório GANIL (Grand Accélérateur National d'Ions Lourds) na França.
Para a medida de vida média desse decaimento, foram utilizados equipamentos complexos do laboratório - como VAMOS e AGATA: o VAMOS (Variable Mode Spectrometer), detectou as partículas das reações, e o AGATA (Advanced Gamma Tracking Array), detectou os raios-gamas emitidos. A partir de uma análise combinada de correlações partícula-partícula e perfis de diferença de velocidade do 23Mg durante a reação e emissão, foi possível medir a vida nuclear desse estado com uma precisão nunca alcançada.
"Hoje em dia a utilização de equipamentos e ferramentas altamente sofisticados de alguns laboratórios permitem medidas de tempos curtíssimos como femtosegundos (10-15s) ou mesmo attosegundos (10-18s), como as pesquisas realizadas com pulsos de laser pelos ganhadores do premio Nobel de fisica desse ano (2023)" - avalia o Prof. Guimarães.
A aplicação deste método ao estudo das ressonâncias do 23Mg estabelece limites para a quantidade de 22Na que pode ser produzida em novas e fornece estimativas para a possibilidade de detecção em futuros observatórios espaciais. Além disso, os resultados melhoraram a previsão da abundância do 22Na que tem também impacto na razão isotópica 20Ne/22Ne em meteoritos originados dessas explosões.
"Esse trabalho mostra a importância de se estudar ressonâncias em alguns núcleos para a astrofísica", completa o pesquisador. Valdir Guimarães tem sua participação apoiada pelo projeto FAPESP 2016/02863-4.
O Mestrado Acadêmico Multidisciplinar em Física Aplicada do Instituto de Física é uma proposta pioneira, primeira do gênero sob os cuidados do CA-Física/Astronomia da Capes, voltado para um público interessado em aplicações de Física a diversas outras áreas do conhecimento.
