Как известно и подтверждено наукой, внутри подавляющего большинства звезд протекают термоядерные реакции. При этом энергия выделяется в колоссальных количествах, а светило теряет массу. Так, Солнце за одну секунду только в объеме лучистой энергии лишается до 4 миллионов тонн. Однако есть гипотезы, что на Солнце и звездах идут не только термоядерные реакции, ведь за счет них нельзя восполнить подобную потерю энергии. Так, недавно ученые экспериментально подтвердили, что у нашей звезды происходят термоядерные процессы CNO-цикла.
Ядерное превращение
Эксперимент международной коллаборации «Борексино», куда входят и российские исследователи, например, из НИЦ «Курчатовский институт», оказался успешным. Они доказали, что у Солнца существует еще один источник энергии. В ходе термоядерных реакций так называемого CNO-цикла они зафиксировали солнечные нейтрино.
Термоядерный синтез – это цепь реакций превращения водорода в гелий во всей своей совокупности, возможная только при больших температурах. Он может происходить за счет протон-протонной цепочки слияния ядер водорода, а может и за счет реакций CNO-цикла. Три буквы в его названии – аббревиатура трех элементов: углерода (C), азота (N) и кислорода (O). В ходе реакции их ядра превращаются один в другой.
Сама теория, разбирающая образование энергии в звездах за счет реакции CNO-цикла, была сформулирована еще в 1967 году. За нее еще дали Нобелевскую премию американскому астро- и ядерному физику Хансу Альбрехту Бете. И только сейчас эту гипотезу подтвердили экспериментально в Borexinо. И, как ни странно, оба типа друг друга не исключают, и реакции CNO-цикла также проходят в глубинных недрах светила. Хотя их вклад в общий объем получаемой энергии составляет всего 1%.
Нейтринная регистрация
Чтобы экспериментально добиться процесса генерации энергии, подобного тому, что происходит в звездах, ученые регистрируют особые частицы, которые рождаются в термоядерном синтезе, – нейтрино. С веществом они взаимодействуют слабо, так что солнечные недра покидают со скоростью света, и через 8,5 минуты оказываются на земной поверхности. Это свойство нейтрино делает его идеальным для того, чтобы он в режиме реального времени «рассказал», какие процессы происходят внутри звезды прямо сейчас.
❗Участившиеся случаи ограничения каналов вынудили нас заняться поиском альтернативных площадок. Канал про Космос мы уже перенесли в приложение SFERA. А скоро в SFERA появится и сервис для статей. Скачать мобильное приложение SFERA:
«В рамках протон-протонной цепочки формируются разноэнергетические нейтрино. Но они в среднем имеют более низкую энергию, нежели чем те, что рождены в процессе CNO-цикла, – рассказал Евгений Литвинович, начальник лаборатории физики нейтрино НИЦ «Курчатовский институт».
Нужно признать, что из-за того, что нейтрино, проходя сквозь материю, практически не взаимодействуют с ней. И это усложняет его регистрацию. Справиться с этой задачей в последнее время им помогает мощный детектор «Борексино», регистрирующий все нейтрино. Засечь нужные частицы в этом случае помогает разница в энергиях.
У детектора есть мишень для нейтрино, в которой содержится почти 300 тонн органической жидкости. Если внутри нейтрино входит во взаимодействие с электроном, то выделяется небольшое количество фотонов. Увидеть это явление помогают фотоэлектронные умножители. От окружающей естественной радиоактивности детектор защищают несколько защитных слоев. Оно не видно для человека, но создает шумовой фон.
Сбор данных
«Нейтрино, появившиеся в процессе CNO-цикла, особенно сложно зарегистрировать по той причине, что они имеют невероятно малую энергию. Данные мы собирали на протяжении 15 лет, систематически очищали от фоновых событий сам детектор, и снова собирали данные. Этот цикл повторялся множество раз, при том, что детектор в принципе самое низкофоновое на планете место. Необходимые измерения удалось осуществить именно по этой причине», – подчеркнул старший научный сотрудник Александр Чепурнов.
Уникальная техника помогла ученым собрать важные данные. В ходе эксперимента через детектор прошли секстиллионы солнечных нейтрино, но в день удавалось зарегистрировать только 100 нейтрино всех типов. А физики выделяли сигналы исключительно от CNO-нейтрино. Вернее сказать, электроны, взаимодействующие с ними.
В итоге солнечные нейтрино не только зарегистрировали, но и вычислили их поток, достигающий земной поверхности. По расчетам, за секунду около 700 миллионов солнечных нейтрино проходит 1 квадратный сантиметр поверхности. В общем солнечном потоке это одна сотая. Это ровно столько же, сколько в теории CNO-цикл вкладывает в производимую Солнцем энергию.
Чтобы не потерять нас, подпишитесь на telegram-канал, который мы ведём для проекта SFERA. Срочные новости будут в закреплённых сообщениях.
❗️ Ставьте 👍 и подписывайтесь на наш канал!
Читайте также:
