astrofísica nuclear marcelo gameiro munhoz programa de iniciação científica dfn-ifusp
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06/04/2006 Programa de IC - DFN - IFUSP 2
O que é a Astrofísica Nuclear?
• É os estudo de processos nucleares presentes em fenômenos cosmológicos
• Como a física nuclear está presente nesses fenômenos?
• Ela está muito mais presente do que você possa imaginar...
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O que é a Astrofísica Nuclear?
• Reações Nucleares ocorrem em todo o Universo desde sua origem até os dias de hoje e são responsáveis:– Pela criação de TODOS os elementos
químicos que conhecemos - Nucleossíntese;– Por todo o ciclo de vida de uma estrela,
desde seu surgimento, provém o combustível que a torna viável até seu destino final (grandes explosões, etc.)
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Muita energia para formar o dêuteron (bottle neck)
Com a dimuniução da temperatutra do Universo pode-se formar dêuterons
A Nucleossíntese Primordial
Conversões de Prótons e Nêutrons
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A Nucleossíntese Primordial
Com a formação de dêuterons, abriu-se o caminho para a formação de elementos mais pesados
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A Nucleossíntese Primordial
• Saber os “caminhos” que de fato ocorreram no Universo primordial é essencial para se verificar o modelo do Big-Bang;
• E como podemos investigar isso? • Temos que saber, por exemplo, qual é a
probabilidade (seção de choque) de ocorrer a reação 7Li(n,)8Li ou a reação 8Li(n,)9Li.
• Uma vez conhecida essa probabilidade, ela concorda com o que se observa no Universo hoje?
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Processos Estelares
• Primeiro estágio: Ciclo Proton-Proton– lembre-se que o Universo é basicamente
populado por prótons (75%)
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Processos Estelares• O aumento de energia devido a esses processos faz a
estrela expandir, tornando-se uma Gigante Vermelha
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Processos Estelares• Segundo estágio: Fusão tripla de 4He e
Ciclo CNO
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Processos Estelares• Se a massa da estrela é grande, o Carbono pode
fundir em outros elementos, sempre gerando mais energia (processo exotérmico)
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Processos Estelares• Todos esses processos são reações nucleares e portanto
precisamos conhecer muito bem essas reações para saber se entendemos o que ocorre no interior de uma estrela
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Processos Estelares
• A fusão do Ferro é endotérmica (absorve energia), que causará o colapso da estrela;
• Esta irá “ricochetear”, cirando uma grande explosão: uma Supernova
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Processos Violentos no Universo
• Por que esses processos violentos são especiais?
• As altas temperaturas permitem a formação de elementos mais pesados...
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Processos Violentos no Universo
• Estes processos ocorrem muito rapidamente e envolvem reações nucleares complexas que são a chave para se entender a formação de elementos mais pesados.
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Como estudar tudo isso experimentalmente?
• Estudando as reações nucleares e a física envolvida nessas reações de interesse através de aceleradores de partículas.
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Criando estrelas...
• Quais são as dificuldades em se reproduzir as reações nucleares que ocorrem no cosmo?
• Elas são reações muito raras devido às baixas energias envolvidas na colisão;
• Além disso, as baixas energias trazem problemas experimentais extras, como o chamado electron screening.
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Técnica do “Cavalo de Tróia”• Reação de três corpos do
tipo A(B,cd)S ocorre através de uma reação quase-livre que é dominante sob certas condições cinemáticas.
• Nessas condições, a reação A(B,cd)S pode ser descrita por um diagrama polar, onde apenas o primeiro termo da série de Feynman é considerado.
A
B
x
S
c
d
2
21
3
spddKF
ddEdd
medido De interesse
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Astrofísica Nuclear
• MUITAS reações nucleares e a física envolvida nessas reações ainda precisam ser entendidas e esclarecidas...
• MUITO trabalho pela frente...
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