Fizicienii observă o nouă clasă de neutrini de la soare

Neutrinii scuipați de principalele procese care alimentează soarele sunt în sfârșit luați în considerare, raportează fizicienii.

Două seturi de reacții de fuziune nucleară predomină în miezul soarelui și ambele produc particule subatomice ușoare din abundență. Oamenii de știință au detectat anterior neutrini din cel mai răspândit proces. Acum, pentru prima dată, neutrinii din al doilea set de reacții au fost observați, au spus cercetătorii cu experimentul Borexino pe 23 iunie într-o discuție la întâlnirea virtuală Neutrino 2020.

„Cu acest rezultat, Borexino a dezlegat complet cele două procese care alimentează soarele”, a spus fizicianul Gioacchino Ranucci de la Institutul Național de Fizică Nucleară din Italia din Milano.

În miezul soarelui, hidrogenul fuzionează în heliu în două moduri. Unul, cunoscut sub numele de lanțul proton-protoni, este sursa a aproximativ 99% din energia stelei. Celălalt grup de reacții de fuziune este ciclul CNO, pentru carbon, azot și oxigen – elemente care permit reacțiilor să continue. Borexino a observat anterior neutrini din lanțul proton-protoni (SN: 9/1/14). Dar până acum, neutrinii din ciclul CNO erau MIA.

„Sunt în fruntea listei tuturor pentru a încerca să identifice și să identifice”, spune fizicianul Malcolm Fairbairn de la King’s College din Londra. „Acum cred că i-au observat, ceea ce este o realizare majoră, într-adevăr o măsurătoare extrem de dificil de făcut.”

Situat adânc în subteran, la Laboratorul Național Gran Sasso din Italia, Borexino caută fulgere de lumină produse în timp ce neutrinii lovesc electroni într-o cuvă mare de lichid. Cercetătorii au petrecut ani de zile perfecționând experimentul pentru a detecta neutrinii evazivi care anunță ciclul CNO. Deși greu de observat, particulele sunt abundente, a confirmat Borexino. Pe Pământ, aproximativ 700 de milioane de neutrini din ciclul CNO al soarelui trec printr-un centimetru pătrat în fiecare secundă, raportează cercetătorii.

Rezultatul, prezentat pentru prima dată la întâlnirea virtuală, trebuie să înlăture totuși obstacolul evaluării inter pares într-un jurnal științific înainte de a fi pe deplin oficial.

Studierea acestor particule ar putea ajuta la dezvăluirea cât de mult din soare este compus din elemente mai grele decât hidrogenul și heliul, o proprietate cunoscută sub numele de metalitate. Acest lucru se datorează faptului că rata la care sunt produși neutrinii ciclului CNO depinde de conținutul de carbon, azot și oxigen al soarelui. În prezent, diferite tipuri de măsurători nu sunt de acord cu privire la metalitatea soarelui, o tehnică sugerând o metalitate mai mare decât alta. În viitor, măsurători mai sensibile ale neutrinilor CNO ar putea ajuta oamenii de știință să dezlege problema.

Ciclul CNO este și mai important în stelele mai grele decât soarele, unde este principalul proces de fuziune. Studierea acestui ciclu la soare îi poate ajuta pe fizicieni să înțeleagă funcționarea interioară a altor stele, spune Zara Bagdasarian, fizician la Universitatea din California, Berkeley și membru al Borexino Collaboration. „Este foarte important pentru noi să înțelegem cum funcționează soarele.”