Borexino Collaboration Zistí pep Neutrinos

Pin
Send
Share
Send

Fyzika solárnych neutrín sa za posledné desaťročie utíšila. Aj keď je ťažké ich odhaliť, poskytujú najpriamejšiu sondu slnečného jadra. Akonáhle sa astronómovia naučili ich odhaliť a vyriešiť problém solárneho neutrína, dokázali potvrdiť svoje pochopenie hlavnej jadrovej reakcie, ktorá poháňa slnko, protónovo-protónovej (pp) reakcie. Ale teraz astronómovia prvýkrát zistili neutrína inej, oveľa zriedkavejšej nukleárnej reakcie, protónovej elektrónovej protónovej (pep) reakcie.

V ktoromkoľvek čase niekoľko samostatných fúznych procesov premieňa slnečný vodík na hélium a vytvára energiu ako vedľajší produkt. Hlavná reakcia vyžaduje vytvorenie deutéria (vodík s extra neutrónom v jadre) ako prvý krok v sérii udalostí, ktoré vedú k vytvoreniu stabilného hélia. Toto sa zvyčajne uskutočňuje fúziou dvoch protónov, ktoré vylučujú pozitrón, neutríno a fotón. Jadrový fyzik však predpovedal alternatívny spôsob vytvorenia potrebného deutéria. V ňom najskôr protón a elektrón fúzujú, vytvárajú neutrón a neutríno, a potom sa spoja s druhým protónom. Na základe solárnych modelov predpovedali, že týmto procesom sa vytvorí iba 0,23% všetkého deutéria. Vzhľadom na už nepolapiteľný charakter neutrín, znížená rýchlosť výroby spôsobila, že tieto pep neutríny boli ešte ťažšie odhaliteľné.

Aj keď môžu byť ťažko detekovateľné, pep neutrína sú ľahko rozlíšiteľné od neutrónov vytvorených reakciou pp. Kľúčovým rozdielom je energia, ktorú nesú. Neutrína z reakcie pp majú rozsah energie až do maxima 0,42 MeV, zatiaľ čo pep neutrína nesú veľmi selektívny 1,44 MeV.

Na výber týchto neutrín však musel tím starostlivo vyčistiť údaje signálov z úderov kozmického žiarenia, ktoré vytvárajú mióny, ktoré by potom mohli interagovať s uhlíkom vo vnútri detektora, aby vytvorili neutríno s podobnou energiou, ktorá by mohla vytvoriť falošne pozitívny výsledok. Tento proces by okrem toho vytvoril aj voľný neutrón. Aby sa tieto eliminovali, tím odmietol všetky signály neutrín, ktoré sa vyskytli v krátkom čase od detekcie voľného neutrónu. Celkovo to naznačovalo, že detektor prijal 4 300 miónov, ktoré ním prešli za deň, čo by vytvorilo 27 neutrónov na 100 ton detektorovej kvapaliny, a podobne, 27 falošne pozitívnych výsledkov.

Po odstránení týchto detekcií tím stále našiel signál neutrína s príslušnou energiou a použil ho na odhad celkového množstva pep neutrína pretekajúceho každým centimetrom štvorcového na približne 1,6 miliardy za sekundu, čo podľa jeho názoru je v súlade s predikciami štandardným modelom, ktorý sa používa na opis vnútorných funkcií Slnka.

Okrem ďalšieho potvrdzovania astronómov pochopenia procesov, ktoré poháňajú Slnko, toto zistenie tiež obmedzuje ďalší proces fúzie, cyklus CNO. Aj keď sa očakáva, že tento proces bude na slnku malý (vytvára iba ~ 2% všetkého vyrobeného hélia), očakáva sa, že bude účinnejší v teplejších, hmotnejších hviezdach a bude dominovať hviezdam s 50% hmotnosťou väčšou ako Slnko. Lepšie pochopenie limitov tohto procesu by pomohlo astronómom objasniť, ako tieto hviezdy tiež fungujú.

Pin
Send
Share
Send