Для того, чтобы проверить теоретические предсказания о том, что некоторая часть энергии Солнца производится цепью реакций с участием углеродных и азотных ядер (CN) был разработан и воплощён в жизнь эксперимент, получивший название Borexino. Детектор расположен в Национальной лаборатории Гран-Сассо (Laboratori Nazionali del Gran Sasso), находящейся в районе города Л'Аквила, Италия, и представляет собой ряд концентрических слоёв защиты, в центре которых находится нейлоновая сфера диаметром 8,5 метров, наполненная 278 тоннами чрезвычайно низкофонового жидкого сцинтиллятора и просматриваемая 2200 фотоумножителями, установленными на сфере из нержавеющей стали, окружающей сцинтиллятор. В чём сложность этого эксперимента и интерес?
Подавляющее большинство #нейтрино , исходящих от Солнца, проходят сквозь землю, никак и ни с чем не контактируя, но крошечное их число отскакивает от электронов в сцинтилляторе Borexino, производя вспышки света, которые улавливаются фотоумножителями. Нейтрино из реакционной цепи CN Солнца относительно редки, потому что оно отвечает только за небольшую часть солнечного синтеза (всего около 1%). Кроме того, CN-нейтрино легко спутать с теми, которые образуются в результате радиоактивного распада висмута-210, изотопа, который просачивается из нейлона самой сфера, в которой находится сцинтиллятор. Хотя загрязнение существует в чрезвычайно низких концентрациях — самое большее несколько десятков ядер висмута распадаются в день внутри Borexino — отделение солнечного сигнала от шума висмута потребовало кропотливых усилий, которые начались ещё в 2014 году. Для уменьшения шума команда эксперимента должна была контролировать любые температурные дисбалансы по всему резервуару, исключив конвекцию, чтобы жидкость была максимально неподвижной. Только в 2019 году шум висмута стих настолько, чтобы можно было отделить от него солнечные нейтрино. А уже к началу 2020 года исследователи собрали достаточно частиц, чтобы заявить об обнаружении нейтрино из цепи ядерного синтеза CN. Что это даёт?
С получением этого результата Borexino полностью распутал два процесса, которые буквально приводят в действие солнце. Помимо подтверждения теоретических предсказаний о том, как «горит» Солнце, обнаружение CN-нейтрино могло бы пролить свет на структуру ядра — в частности, на концентрацию элементов, которые астрофизики называют металлами (все тяжелее водорода и гелия). Судя по всему, металличность солнечного ядра ниже, чем предполагалось, а это означает, что оно несколько холоднее, чем по предыдущим оценкам. Это поможет лучше понять процессы синтеза, происходящие в недрах Солнца, и добавит фактов в наши знания об эволюции звёзд. В целом же, количество нейтрино, наблюдаемое Borexino, похоже, согласуется со стандартными моделями, в которых ядро Солнца имеет сходную металличность с его поверхностью. Подписывайтесь на S&F, чтобы первыми узнавать самое интересное из мира науки, техники и технологий, и делитесь ссылкой на него с друзьями и в социальных сетях. Ещё у меня есть канал в Telegram и уютный чатик для дискуссий на научные темы. Спасибо, что читаете.
