Физикам удалось поймать «потерянные» нейтрино из глубин Солнца
Участники проекта Borexino объявили, что впервые обнаружили на Солнце нейтрино из углерода, азота и кислорода (CNO). Новые частицы помогут лучше понять состав и внутренние процессы земной и более тяжелых звезд.
Выводы исследования были представлены на виртуальной конференции Neutrino 2020. Работа проекта Borexino началась в 2007-м. В подземном бункере итальянских Национальных лабораторий Гран-Сассо установили бак с водой, куда поместили гигантский шар, заполненный 278 т жидких углеводородов. Теплообменники и изоляция поддерживают постоянную температуру в емкости. Вокруг нее расположены фотонные датчики. Они фиксируют импульсы, возникающие при столкновении нейтрино с электронами внутри шара.
«Ускользающие» частицы
Еще в 2012-м ученые обнаружили, что на Солнце происходит реакция протон-протонного цикла. Выделяющиеся в результате нейтрино дают звезде 99% энергии. Оставшаяся часть, предположительно, приходилась на CNO-частицы. Но обнаружить их оказалось значительно сложнее.
В обоих случаях водород сливается с гелием. Но при углеродно-азотно-кислородном цикле его ядро образуют 4 протона. В результате выделяется 2 нейтрино.
Учитывая редкое появление CNO-частиц, ученые долгое время не могли подтвердить их существование. Помимо столкновения нейтрино с компонентами детектора, датчики фиксируют шумы вроде выделения висмута из внутреннего слоя шара. Только в 2019-м уровень помех снизился настолько, чтобы ученые смогли зафиксировать сигнал CNO.
«Мы доказали, что на Солнце происходит два энергетических процесса», — объяснил Джоаккино Рануччи из Национального института ядерной физики Милана.
Каждую секунду около 700 млн CNO-нейтрино проходят сквозь квадратный сантиметр поверхности земли. Но, учитывая их «нежелание» взаимодействовать с материей, пронаблюдать процесс удалось только недавно.
Польза для науки
Открытие прольет свет на процессы, происходящее не только на Солнце, но и на других звездах. Светила могут получать около 50% энергии от CNO-нейтрино.
«Эти частицы интересуют многих, — объяснил физик Малкольм Фэйрбэрн из Лондонского королевского колледжа. – Похоже, мы нашли их».
Выводам проекта еще предстоит пройти экспертную проверку. Но ученые уже высоко оценивают потенциал нейтрино. Частицы могут помочь определить долю элементов, тяжелее водорода и гелия (металличность). Более точные измерения в будущем дадут больше ответов.
