Nuevos datos acerca de la creación de elementos pesados

Ilustración de artista de dos partículas alfa, con la supercomputadora JUQUEEN del Centro de Supercomputación Jülich al fondo. Crédito: Jülich Research Center.

 

Las partículas alfa, como son llamados también los núcleos de los átomos de helio, juegan un papel decisivo en la formación de elementos más pesados. El carbono, por ejemplo, se forma por la fusión de estas partículas alfa. Si se añade otro núcleo de helio, se forma oxígeno. En la edición de hoy de la revista Nature, un equipo internacional de investigadores presenta un nuevo método usando supercomputadoras para crear simulaciones detalladas de estos procesos en el interior de las estrellas.

La simulación de los procesos que conducen a la formación de elementos pesados requiere un gran potencial de computación. Incluso las supercomputadoras más veloces del mundo sólo consiguen modelar la creación de los elementos muy ligeros. Todos los protones y neutrones a partir de los cuales se crean los núcleos atómicos interaccionan unos con otros. Además hay que tener en cuenta el amplio abanico de estados cuánticos posibles para cada partícula. La potencia de cómputo necesaria crece exponencialmente a medida que aumenta el número de partículas involucradas. Por esta razón, las simulaciones se han ceñido hasta ahora a reacciones con no más de cinco partículas.


Con ayuda de un nuevo método de computación, científicos de las universidades de Bonn y Bochum, del centro de investigación Jülich y de dos universidades americanas han conseguido modelar un proceso mucho más complejo. Examinaron la dispersión, o desviación, de dos núcleos de helio: una reacción que incluye un total de 8 nucleones (nombre conjunto que se da a protones y neutrones).

Para reducir el enorme esfuerzo de computación emplearon un truco: los investigadores colocaron los nucleones no en un espacio libre sino en una matriz virtual, cuyo estado puede ser calculado con mucha eficiencia con un gran número de procesadores en paralelo. De este modo el tiempo de cálculo para un sistema de 16 partículas es sólo cuatro veces mayor que para un sistema de 8 partículas. Si el tiempo de computación hubiera aumentado exponencialmente, como con los métodos tradicionales, la supercomputadora empleada, JUQUEEN, no habría tardado unas semanas sino varios miles de años.http://observatori.uv.es/