Científicos españoles resuelven parte de un misterio del universo oculto en partículas anteriores al Sistema Solar

El origen de algunos de los elementos que componen el universo sigue escondiendo incógnitas. Una de ellas estaba en unos diminutos granos de polvo más antiguos que el propio Sistema Solar, conservados en meteoritos primitivos. Su composición presentaba una cantidad inusualmente elevada de molibdeno-94 que los modelos teóricos no conseguían explicar. Ahora, un experimento realizado en el CERN y liderado por investigadores españoles ha permitido arrojar luz sobre este enigma.

El trabajo, desarrollado por científicos del Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universitat de València (UV), ha medido por primera vez un proceso nuclear fundamental para comprender cómo se forma este elemento en las estrellas. Los resultados, publicados en la revista Physical Review Letters, reducen las incertidumbres de los modelos estelares y permiten reproducir con mayor precisión la abundancia de molibdeno-94 detectada en el polvo presolar.

Estas partículas, conocidas como granos presolares, se formaron antes del nacimiento del Sistema Solar y han permanecido atrapadas en algunos meteoritos. Su análisis permite estudiar los materiales que existían en el universo antes de que se formaran el Sol y los planetas. Sin embargo, durante décadas, la presencia de determinadas cantidades de molibdeno había supuesto una dificultad para los científicos.

Los elementos pesados se generan mediante reacciones nucleares en el interior de las estrellas. Cuando estas llegan al final de su vida, expulsan parte de esos materiales al espacio, donde pasan a formar parte de nuevas estrellas y planetas. Comprender esos procesos resulta esencial para reconstruir el origen de los elementos que componen todo lo que conocemos.

El papel del niobio-94 en las estrellas moribundas

Para explicar la abundancia de molibdeno-94, el equipo ha estudiado el comportamiento del niobio-94, un isótopo radiactivo que interviene en las reacciones nucleares de las estrellas moribundas. En esas condiciones extremas, este elemento puede seguir distintos caminos: capturar un neutrón o experimentar una desintegración beta. La competencia entre ambos procesos determina cuánto molibdeno-94 acaba produciéndose.

«Este isótopo es de gran relevancia para entender la abundancia de molibdeno», ha explicado César Domingo, investigador del CSIC en el IFIC y uno de los autores del estudio. Una de las reacciones que puede experimentar el niobio-94 consiste precisamente en capturar un neutrón y transformarse en molibdeno-94.

Hasta ahora, sin embargo, nunca se había medido experimentalmente la probabilidad de que se produjera esa captura. El equipo español ha conseguido hacerlo en la instalación n_TOF del CERN, en Ginebra (Suiza), especializada en el estudio de reacciones nucleares inducidas por neutrones mediante la técnica del tiempo de vuelo.

La nueva medición ha resultado próxima a algunas estimaciones teóricas anteriores. Al incorporar el dato a los modelos estelares más avanzados, los investigadores han conseguido reducir notablemente la incertidumbre y reproducir las abundancias observadas en los antiguos granos de polvo. «Esto marca un hito en el enigma del molibdeno», ha señalado Javier Balibrea Correa, investigador del IFIC y primer autor del trabajo, en el que también ha participado Jorge Lerendegui Marco.

El experimento ha contado además con la colaboración internacional de centros como IFW Dresden, el Institut Laue-Langevin y el Paul Scherrer Institute. Pese al avance, el misterio no está completamente cerrado: todavía existen otros procesos nucleares del niobio-94 cuya probabilidad solo se conoce mediante estimaciones teóricas. Los próximos experimentos tratarán de medirlos para completar la explicación sobre cómo las estrellas fabrican los elementos más pesados del universo.