La prestigiosa rivista americana Physical Review C ha selezionato tra le sue pubblicazioni recenti più meritevoli di nota per l’interesse e l’importanza dell’argomento (Editors’ Suggestions-Highlights) un lavoro dedicato a misurare le sezioni d’urto per cattura neutronica di alcuni isotopi del Kripton, dal titolo “Stellar s-process neutron capture cross sections on ^78,80,84,86Kr determined via activation, atom trap trace analysis, and decay counting” (vai all’articolo in Inglese). Co-autori della ricerca, condotta da un team internazionale di scienziati, sono anche Sergio Cristallo ricercatore dell’INAF-OA d’Abruzzo,  Marco Limongi e Lorenzo Roberti dell’INAF-OA Roma.

Ad eccezione dell’idrogeno, le stelle sono in grado di produrre tutti gli elementi chimici conosciuti: tra questi anche il gas nobile kripton (simbolo chimico Kr). Questo elemento chimico prezioso, utilizzato nell’industria per la produzione di luci fluorescenti ed in medicina come tracciante del flusso sanguigno, è noto tra il grande pubblico perché dà il nome al pianeta di origine di Superman (nonché per gli effetti indesiderati causati al nostro supereroe!).

Grazie agli studi in astrofisica nucleare, sappiamo che nell’universo, il kripton viene prodotto principalmente nelle stelle di grande massa, almeno 10 volte più grandi del nostro Sole, grazie al processo di cattura neutronica lento (il processo slow, o processo s).

Gli editori del Physical Review C hanno così motivato la scelta:

“La conoscenza dettagliata dei rapporti isotopici del processo s richiede spesso la misura dettagliata delle sezioni d’urto per cattura neutronica di tutti gli isotopi di uno stesso elemento. Questo lavoro applica una tecnologia relativamente nuova, la Atom-trap-trace-analysis (ATTA), dove singoli neutroni sono catturati e contati attraverso il fenomeno della fluorescenza utilizzando transizioni atomiche cicliche eccitate dalla messa a punto di precisi laser. La produzione assoluta di un isotopo è poi determinata attraverso il confronto con campioni di riferimento. In questo lavoro, sono state rideterminate le sezioni d’urto per cattura neutronica di quattro isotopi del kripton e successivamente utilizzate per calcolare le relative abbondanze dovute al processo s in stelle di massa grande ed intermedia.”

I tre ricercatori INAF hanno fornito il supporto teorico per l’interpretazione dei nuovi dati sperimentali ottenuti dalla collaborazione che coinvolge tre diversi laboratori di fisica sperimentale: la Soreq Applied Research Accelerator Facility (SARAF) in Israele, il Laboratorio Nazionale di Argonne negli USA e l’Università di Berna in Svizzera.

Le nuove evidenze sperimentali comportano cambiamenti significativi delle abbondanze isotopiche del kripton prodotto nelle stelle ed anche degli elementi successivi nella tavola periodica, ad esempio del rubidio. In particolare, le nuove analisi mostrano che risulta aumentata la produzione del ⁸⁰Kr, un isotopo creato esclusivamente dal processo s e quindi ottimo tracciante per verificare la validità dei modelli teorici. Questo risultato sana una discrepanza che gli stessi ricercatori INAF avevano messo in evidenza in un precedente lavoro confrontando i loro modelli con calcoli di evoluzione chimica della Galassia (leggi qui).

Tuttavia, va sottolineato che quest’ultimo isotopo è poco abbondante in natura, solo il 2% circa di tutto il kripton presente… Superman può stare tranquillo!