Екип от учени от Университета на Тенеси представи няколко нови експериментални резултата, които помагат да се изясни как във Вселената възникват тежки елементи като злато и платина. За целите на изследването бяха проведени експерименти в ЦЕРН с рядък изотоп на индий‑134, при чието разпадане се образуват възбудени състояния на изотопите калай‑134, калай‑133 и калай‑132. Най-важният експериментален успех е първото измерване на енергията на неутрони, отделени при бета-забавено емитиране на два неутрона. „Освобождаването на два неутрона е най-важният резултат от нашата работа,“ каза професор Робърт Гживоч от изследователския екип.
Тези наблюдения имат пряка връзка с така наречения r‑процес (rapid neutron capture), при който ядрата бързо улавят неутрони в екстремни астрофизични условия като експлозии на свръхнови или сблъсъци на неутронни звезди. В хода на r‑процеса ядрата поемат последователно неутрони, стават нестабилни и след това се трансформират чрез разпад в по-стабилни елементи. Много от участващите в този процес ядра са изключително редки и съществуват само за части от секундата, което затруднява директното им изучаване. За да регистрират продуктите на разпада, учените използваха специализиран неутронен детектор и приложиха методика, която позволява да се различи емитирането на един от това на два неутрона.
Друг ключов резултат е първото наблюдение на предсказано неутронно състояние в ядрото на калай‑133, което според изследователите играе ролята на междинен етап при отделянето на два неутрона. По-рано се е смятало, че след разпада ядрото бързо „забравя“ предишната си конфигурация и просто разпределя излишната енергия чрез отделяне на неутрони. Новите данни показват, че ядрото частично запазва информация за начина, по който е формирано, а наблюдаваното състояние възниква по механизъм, различен от прогнозите на съществуващите статистически модели. Това предполага, че теоретичните описания на поведението на силно нестабилните ядра може да изискват ревизия.
Последствията от тези открития са свързани с подобряване на моделите на r‑процеса и с по-добро разбиране на химичната еволюция на Вселената. Подобрени модели ще помогнат да се обясни по-прецизно как при звездни експлозии и сблъсъци на компактни обекти се синтезират тежки елементи като злато и платина. Според авторите на изследването, публикувано в сп. Physical Review Letters, по-нататъшните експерименти и изучаването на нестабилни ядра могат да променят представите за процесите, протичащи при най-екстремните астрофизични събития.