Для начала поясним, что энергия в звёздах производится двумя путями, Первая называется протон–протонной цепью (или pp-цепью) и доминирует в производстве энергии в звездах размером с наше Солнце. Второй цикл-это цикл глерод–азот–кислородCNO, который составляет примерно 1% солнечной энергии, но доминирует в производстве энергии в более тяжелых звездах. Именно из-за малого процента нейтрино из второго цикла обнаружить очень сложно.
The Borexino Collaboration1 сообщает о результатах, которые взрывают определяют новые вехи в физике нейтрино. Они обнаружили солнечные нейтрино, образующиеся в результате цикла реакций ядерного синтеза, известного как цикл углерод–азот–кислород (CNO). Измерения этих нейтрино имеют потенциал для разрешения неопределенностей в отношении состава солнечного ядра и дают решающее представление о формировании тяжелых звезд.
Теперь объясним, что такое нейтрино:
Нейтрино-это крошечные субатомные частицы. Впервые они были постулированы Вольфгангом Паули в 1930 году, чтобы объяснить энергию, которая, по-видимому, отсутствовала во время β-распада, процесса, в котором энергичные электроны испускаются из атомного ядра. Присутствие без массовой частицы, которая могла бы нести любую долю энергии распада объяснило бы почему спектр испускаемых электронных энергий непрерывен. Паули объяснял почему нейтрино никогда не наблюдались тем, что они невероятно слабо взаимодействуют с материей. Последующие десятилетия исследований дали богатую информацию о "призрачной частице" Паули, включая нобелевское открытие, что нейтрино действительно имеют массу2-4.
Термоядерные реакции на Солнце производят поразительное количество нейтрино: примерно 100 миллиардов солнечных нейтрино проходят через наше тело каждую секунду.
Таким образом, нейтрино трудно наблюдать и в то же время они могут дать представление о других недоступных областях Вселенной, таких как далекие сверхновые или внутренние области звезд. Фотоны вырываются из центра солнца десятки тысяч лет, а солнечное нейтрино может вырваться из Солнца и достичь Земли всего за восемь минут. Это дает нам уникальное окно в ядро этой пылающей звезды.
Первый эксперимент по обнаружению солнечных нейтрино был проведен с помощью детектора в шахте Хоустейк, штат Южная Дакота. Использовалось измерение pp-цепных солнечных нейтрино для исследования стандартной Солнечной модели (SSM), которая описывает ядерный синтез на Солнце.
Теперь Борексинская лаборатория сообщает о другом новаторском достижении своего эксперимента: первом обнаружении нейтрино из цикла CNO. Этот результат-огромный скачок вперед, дающий возможность разрешить загадку элементного состава ядра Солнца. В астрофизике любой элемент тяжелее гелия называется металлом. Точное содержание металлов (металличность) в ядре звезды влияет на скорость цикла CNO. Это, в свою очередь, влияет на температурный и плотностный профиль и следовательно, на эволюцию звезды, а также на непрозрачность ее внешних слоев.
Будущие эксперименты будут направлены на повышение точности, достигнутой Borexino, путем разработки инновационных методов идентификации и отбраковки фонового шума, вызванного радиоактивным загрязнением. В то же время огромное достижение Борексинского сотрудничества приближает нас к полному пониманию нашего Солнца и образования массивных звезд
