I risultati di esperimenti condotti al CERN, in Svizzera, e al Jyvaskyla Accelerator Laboratory, in Finlandia, riportati da Nature, hanno fatto nuova luce sulle reazioni primarie che creano il carbonio nelle stelle nascenti.

Tutto il carbonio dell'Universo, incluso quello alla base di forme di vita biologiche come gli umani, è nato nel cuore di stelle da un processo conosciuto come “triple alpha reaction”. “Le connessioni tra il mondo subatomico e quello macrocosmico sono in gran parte ancora misteriose”, dice Hans Fynbo della University of Aarhus, tra gli autori del lavoro pubblicato su Nature, “per venirne a capo ci stiamo impegnando in uno sforzo tecnologico enorme, come quello dell'ISOLDE al CERN”.

Il Big Bang ha creato principalmente idrogeno (massa 1) e elio (massa 4), ma non nuclei atomici di massa 5 e 8, necessari alla transizione verso elementi più pesanti come il carbonio (massa 12). La formazione dei quali è possibile, grazie alla reazione triplo-alfa, nel cuore delle stelle in formazione, dove le particelle alfa, con tre nuclei di elio, si fondono dando vita ad un nucleo di carbonio-12.

Piuttosto che ricreare le condizioni che caratterizzano il cuore delle stelle, il team del CERN e altre 8 università e istituti europei, hanno osservato la reazione inversa, il passaggio cioè dal nucleo del carbonio-12 alle tre particelle alfa. Per farlo, hanno creato boron-12 e nitrogeno-12, che sono isotopi degli elementi che fiancheggiano il carbonio nella Tavola Periodica.

Il boron-12 è stato prodotto all'ISOLDE, mentre il nitrogeno-12 all' IGISOL del Jyvaskyla Accelerator Laboratory, alla University of Jyvaskyla. I nuclei instabili di questi elementi si sono trasformati velocemente in carbonio-12 mediante “decadimento beta”, la modificazione di protoni in neutroni e viceversa; Il carbonio-12 è stato poi forzato a rompersi nelle tre particelle alfa.

“Il metodo ISOL – separazione isotopica allineata - sviluppato proprio al CERN, ha giocato un ruolo fondamentale per la produzione del boron-12, mentre l'IGISOL, sviluppato specificatamente come complemento, ha prodotto i radioisotopi di elementi chimicamente reattivi come il nitrogeno”, dice Juha Aysto, a capo del gruppo della University of Jyvaskyla. L'esperimento è servito a determinare i tempi necessari al processo di reazione triplo-alfa a specifiche temperature, suggerendo come, nelle prime stelle formatesi nell'Universo, il carbonio è stato prodotto in modo molto più veloce di quanto non si pensasse in precedenza.

Istituzioni scientifiche citate nell'articolo:

Cern

Jyvaskyla Accelerator Laboratory