Sirio, Canopus y Aldebarán son algunas de las estrellas más visibles en las noches despejadas. Contrariamente, el Sol, la más grande de todas, sale con fuerza de día opacando a las demás, llenándonos de luz y calor. Pero todas brillan en un complejo proceso de fusión nuclear de hidrógeno y helio que los científicos del Borexino comienzan a entender.
Las estrellas no solo brillan para tapizar de sensaciones el cielo nocturno, responden a mayores y muy complejas complicaciones siderales. Científicos del Observatorio de Neutrinos Borexino, en los Laboratorios Nacionales del Gran Sasso (Italia), anunciaron una buena nueva. Aseguran haber obtenido las primeras evidencias experimentales de la principal reacción de fusión de hidrógeno en el universo.
Los resultados, publicados en la revista Nature, validan las teorías desarrolladas hace más de 80 años y que explican los mecanismos estelares. En el estudio afirman que durante la mayor parte de su existencia, las estrellas se alimentan de la fusión de hidrógeno en helio. La fusión ocurre a través de dos procesos que se comprenden bien teóricamente: la cadena protón-protón (pp) y el ciclo carbono-nitrógeno-oxígeno (CNO). Sin embargo, en esta investigación se logró la primera detección de los neutrinos (pequeños neutrones) producidos en el Sol por el ciclo CNO.
“Se trata de un resultado histórico que completa un capítulo de la física iniciado en la década de lo años 30 del siglo pasado”, señaló David Bravo Berguño, investigador afiliado a la Universidad Autónoma de Madrid (UAM). También es miembro de la colaboración internacional que dirige el observatorio.
Borexino, siguiendo el brillo de las estrellas
El investigador dijo que son enormes las implicaciones de esta nueva medición para la comprensión de los mecanismos de funcionamiento estelar. El ciclo CNO es dominante en estrellas más masivas que el Sol. En trabajos anteriores se había estudiado el mecanismo principal de producción de energía en el Sol. La cadena protón-protón, detectando individualmente todos los flujos de neutrinos que origina. «Ahora, midiendo los neutrinos producidos en el ciclo CNO, que en el Sol representan el 1% del total, Borexino obtiene la primera evidencia experimental de la existencia de este sistema adicional de generación de energía en el Sol, no es exclusivo en las estrellas masivas», dijo.
“Finalmente tenemos la primera e innovadora confirmación de cómo brillan las estrellas más pesadas que nuestro Sol. Es la culminación de un esfuerzo colectivo de treinta años”, asentó Gianpaolo Bellini, uno de los fundadores del experimento que se inició en 1990.
Asimismo explicó que los neutrinos solares sólo pueden observarse con detectores muy sensibles y capaces de excluir las fuentes de ruido de fondo: trazas minúsculas de contaminación radiactiva natural y cósmica.
Un diseño de cebolla: innovación exitosa
Borexino construyó un diseño “de cebolla” para conseguir la sensibilidad y lograr la medición de las estrellas. Está caracterizado por capas de radiopureza creciente hacia su centro, y obteniendo un nivel tan bajo de fondos —sin parangón en ningún otro experimento— que lo convierten en un detector único en el mundo.
Medir los neutrinos del ciclo CNO fue una tarea complicada que demandó grandes avances técnicos e informáticos. “A pesar de los éxitos pasados y un detector ya ultrapuro, tuvimos que esforzarnos para mejorar aún más la supresión. Y la comprensión de los bajísimos fondos remanentes, de manera que pudiésemos identificar los neutrinos del ciclo CNO”, indicó Gioacchino Ranucci, actual portavoz de Borexino.
Por su parte, para el co-portavoz Marco Pallavicini, el experimento “ha llevado la tecnología de centelleadores líquidos más allá de cualquier límite alcanzado hasta ahora. Haciendo del núcleo de Borexino la sustancia menos radiactiva del mundo”.
En el curso de esta carrera de casi un siglo por desentrañar los misterios del Sol y las estrellas, los neutrinos solares también fueron clave para identificar el fenómeno de la oscilación de estos pequeños neutrones. Uno de los más grandes descubrimientos de la física de partículas del nuevo milenio.
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