Borexino kolaboracija otkriva pep Neutrinose

Pin
Send
Share
Send

U posljednjem desetljeću se solarna neutrina fizika smirila. Iako ih je teško otkriti, oni pružaju najdirektniju sondu jezgre Sunca. Jednom kada su astronomi naučili da ih otkriju i riješili problem solarnih neutrina, bili su u stanju potvrditi svoje razumijevanje glavne nuklearne reakcije koja pokreće sunce, reakcije protona-protona (pp). Ali sada su astronomi prvi put otkrili neutrine druge, daleko rjeđe nuklearne reakcije, reakcije proton-elektron-protona (pep).

U bilo kojem trenutku nekoliko zasebnih procesa fuzije pretvara Sunčev vodik u helij, stvarajući energiju kao nusprodukt. Glavna reakcija zahtijeva stvaranje deuterija (vodika s dodatnim neutronom u jezgri) kao prvog koraka u nizu događaja koji dovodi do stvaranja stabilnog helija. To se obično događa fuzijom dva protona koji izbacuju pozitronu, neutrinu i fotonu. Međutim, nuklearni fizičari predviđali su alternativnu metodu stvaranja potrebnog deuterija. U njemu se najprije stapaju protoni i elektroni, tvoreći neutron i neutrino, a zatim se spajaju s drugim protonom. Na temelju solarnih modela, predviđali su da će tim postupkom biti stvoreno samo 0,23% svih deuterija. S obzirom na već neuhvatljivu prirodu neutrina, smanjena brzina proizvodnje učinila je ove pep neutrine još težim za otkrivanje.

Iako ih je teško otkriti, pep neutrinovi se lako razlikuju od onih stvorenih pp reakcijom. Ključna razlika je energija koju nose. Neutrini iz pp reakcije imaju raspon energije do maksimalno 0,42 MeV, dok pep neutrini nose vrlo odabranih 1,44 MeV.

Međutim, da bi izabrali ove neutrine, tim je morao pažljivo očistiti podatke od udara u kozmičkim zrakama koji stvaraju muone koji bi tada mogli komunicirati s ugljikom unutar detektora da bi stvorili neutrinu slične energije koji bi mogao stvoriti lažni pozitiv. Uz to bi se ovim procesom stvorio i slobodni neutron. Kako bi ih uklonili, tim je odbacio sve signale neutrina koji su se pojavili u kratkom vremenu od otkrivanja slobodnog neutrona. Sve u svemu, to je pokazalo da je detektor dnevno primao 4.300 muona, što bi stvorilo 27 neutrona na 100 tona detekcijske tekućine, i slično, 27 lažnih pozitivnih rezultata.

Uklanjajući ta otkrića, tim je ipak pronašao signal neutrina s odgovarajućom energijom i upotrijebio je to za procjenu ukupne količine neutrina koji prolaze kroz svaki kvadratni centimetar na oko 1,6 milijardi u sekundi, što su primijetili u skladu s predviđanjima prema standardnom modelu koji se koristi za opisivanje unutrašnjosti Sunca.

Osim što dodatno potvrđuje astronomi razumijevanje procesa koji pokreću Sunce, ovaj nalaz također ograničava i drugi proces fuzije, CNO Ciklus. Iako se očekuje da taj proces bude neznatan na Suncu (čini samo ~ 2% svih proizvedenih helija), očekuje se da će on biti učinkovitiji u toplijim, masivnijim zvijezdama i dominirati u zvijezdama s 50% više mase od Sunca. Bolje razumijevanje granica ovog procesa pomoglo bi astronomima da razjasne kako te zvijezde djeluju.

Pin
Send
Share
Send