Estudos que vêm sendo realizados no Instituto de Física da USP permitirão aos cientistas compreender como se formam no universo elementos fundamentais para a vida, como o carbono e o oxigênio, entre outros.

Para tanto, os pesquisadores utilizam dois equipamentos: o Radioactive Ion Beams in Brazil (RIBRAS), único no hemisfério sul, e o acelerador de partículas Pelletron-tandem, na Nigéria.

Com os aparelhos, os pesquisadores estudarão a formação dos elementos por meio da análise de núcleos exóticos.

A equipe é liderada pelos professores Rubens Lichtenthäler Filho, Valdir Guimarães e Alinka Lépine.

"Núcleos exóticos são aqueles que não são encontrados na Terra, apenas em estrelas de massa muito maior do que a do Sol, e que podem ser produzidos em laboratório, com aceleradores nucleares como o nosso", descreve Lichtenthäler.

Segundo o pesquisador, estes núcleos possuem excesso ou falta de nêutrons em relação aos elementos estáveis, como por exemplo o Helio-6 que possui 2 nêutrons a mais do que o estável Helio-4, ou o Lítio-8 que tem um nêutron a mais do que o estável Lítio-7.

"Por isso, esses elementos são instáveis e apresentam propriedades diferentes dos elementos encontrados na Terra. Devido à sua instabilidade eles possuem meias-vidas (tempo de vida) curtas, da ordem de frações de segundos ou menores ainda", explica o professor.

Os experimentos do laboratório trabalham com núcleos exóticos com meia-vida de aproximadamente 0,8 segundo, tempo suficiente para se realizar uma segunda reação e estudar as propriedades destes elementos.

"A formação dos elementos físicos ocorre nas estrelas. A partir de reações de fusão nuclear de elementos leves, como por exemplo, quando 4 átomos de hidrogênio se fundem para formar o Helio-4 e assim, sucessivamente, até elementos mais pesados como o Carbono-12 e Oxigênio-16, entre outros. Acontece que não existem na natureza elementos estáveis com massas 5 e 8, o que representa uma barreira para a formação destes elementos mais pesados. É como se faltassem dois degraus de uma escada", exemplifique Lichtenthäler.

Segundo ele, a existência de núcleos exóticos como o Lítio-8 e o Helio-6, mesmo que com meia-vida curta, pode alterar esse cenário, pois sua presença na estrela pode influir na formação dos outros elementos, como os que constituem a vida.

Além disso, alguns núcleos exóticos como o Berílio-7 também servem como ferramentas para que a equipe entenda processos de produção de energia no Sol.

Adquirido em 2001, pela Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (Fapesp), o RIBRAS é essencial para a produção e seleção artificial dos feixes de elementos exóticos necessários para o estudo.

O sistema foi montado e começou a operar em 2004, quando foram realizados os primeiros experimentos.

Devido às características do acelerador de partículas Pelletron, este é, no momento, um dos poucos laboratórios do mundo que produzem feixes de núcleos exóticos em baixas energias.

"As energias nas estrelas são baixas, por esta razão, os estudos em astrofísica utilizam baixas energias", conclui o pesquisador.