Los secretos del oro y los elementos pesados: un experimento revela cómo nacen en el universo
El universo lleva miles de millones de años produciendo los elementos que forman planetas, minerales, atmósferas, tecnologías y hasta nuestros propios cuerpos. Pero comprender cómo se formaron algunos de los más pesados —como el oro, el platino o el uranio— ha sido un desafío que la física nuclear y la astrofísica han enfrentado durante décadas. Ahora, un avance experimental sin precedentes aporta una pieza crucial a ese rompecabezas: la observación directa de la emisión retardada de dos neutrones en un núcleo involucrado en el llamado r-process.
Se trata de un fenómeno diminuto, de una duración que se mide en fracciones de segundo, pero con implicancias gigantescas. La emisión doble de neutrones es uno de los pasos más delicados del r-process, un mecanismo que sólo ocurre en ambientes cósmicos extremadamente violentos, donde la densidad de neutrones es tan alta que los núcleos atómicos capturan estas partículas de manera frenética. El resultado es un caldo nuclear tan inestable que cada núcleo se ve obligado a reajustar su composición casi de inmediato.
El corazón del r-process: caos ordenado en las estrellas
El r-process —abreviatura de “rápida captura de neutrones”— sucede en lugares excepcionales: explosiones de supernovas, fusiones entre estrellas de neutrones o colapsos estelares que liberan cantidades colosales de energía. En estos escenarios, los núcleos atómicos reciben un bombardeo tal de neutrones que acumulan más de los que pueden contener de forma estable. Es como si de pronto alguien colocara demasiadas piezas en una estructura frágil; el núcleo queda fuera de equilibrio.
Para estabilizarse, ocurre la llamada desintegración beta retardada, un proceso donde ciertos neutrones se transforman en protones, cambiando así la identidad química del átomo. Algunas veces, esta desintegración viene acompañada de la liberación de uno o más neutrones, como una forma de aliviar el exceso. La posibilidad de que se liberen dos neutrones de forma retardada era una predicción teórica clave… pero hasta ahora, no había sido observada con claridad.
El salto experimental: medir lo que parecía inmedible
El nuevo estudio titulado “First 𝛽-Delayed Two-Neutron Spectroscopy of the 𝑟-Process Nucleus 134In and Observation of the 𝑖13/2 Single-Particle Neutron State in 133Sn”, publicado en Physical Review Letters en el mes de octubre de 2025, fue realizado por un amplio equipo internacional liderado por P. Dyszel, R. Grzywacz y Z. Y. Xu.
El estudio logró caracterizar por primera vez este doble escape de neutrones en un núcleo del r-process. El desafío no era menor: estamos hablando de partículas eléctricamente neutras, que no dejan rastros fáciles de detectar y que emergen de núcleos extremadamente efímeros.
Gracias a tecnología de detección avanzada, métodos de aceleración y un análisis cuidadoso, el equipo responsable del hallazgo pudo distinguir la señal característica de dos neutrones liberados tras la desintegración beta. Lo que antes era sólo una curva en un modelo teórico, ahora tiene una firma experimental confirmada.
La importancia de esto no reside únicamente en la validación del fenómeno, sino en lo que permite inferir. Con datos reales, los modelos que describen el r-process pueden ser recalibrados, reduciendo incertidumbres que afectan directamente nuestra comprensión de la abundancia de elementos pesados en la galaxia.
Del cosmos a la vida cotidiana
Aunque estos procesos ocurren a miles de millones de kilómetros y a escalas subatómicas, sus efectos están presentes en nuestra vida diaria. Los metales preciosos que se utilizan en dispositivos electrónicos, en medicina, en investigaciones científicas o en joyería deben su existencia a estos eventos cósmicos extremos.
Cada átomo de oro en un anillo, por ejemplo, vivió una historia turbulenta: nació tras una lluvia frenética de neutrones, sobrevivió a una desintegración inestable y viajó por el espacio hasta depositarse finalmente en la nebulosa que formó nuestro sistema solar. Saber cómo ocurrió exactamente ese viaje es comprender un capítulo esencial de nuestra propia historia material.
Una puerta abierta para futuras investigaciones
El registro de la emisión doble de neutrones no cierra el caso; al contrario, abre nuevas preguntas. ¿Cuántos núcleos del r-process presentan este comportamiento? ¿En qué condiciones se maximiza este tipo de desintegración? ¿Cómo impacta en la distribución final de los elementos pesados?
Responder a esas preguntas requerirá nuevos experimentos, mejores detectores y quizá instalaciones especializadas que puedan recrear configuraciones nucleares cada vez más inestables.
Por ahora, este logro marca un antes y un después. Es un recordatorio de que incluso los fenómenos más pequeños —neutrones que escapan silenciosamente de un núcleo— pueden revelar verdades profundas sobre el universo.
En definitiva, cuando los científicos observan estos procesos, no solo están analizando partículas; están desentrañando la genealogía de los átomos que conforman nuestro mundo. Entender de dónde viene cada elemento es, en última instancia, comprender de dónde venimos nosotros mismos.
Referencias: