Нейтрино открыли в Солнце второй путь синтеза

Наше солнце - это гигантская термоядерная печь. Огромное давление солнечной гравитации и высокая температура, превышающая 15 миллионов градусов, заставляют внутри него плавиться ядра водорода, приблизительно 600 млн т которого каждую секунду превращается в гелий.

На Солнце большинство этих термоядерных реакций происходит за счет прямого слияния протонов. Этот так называемый протон-протонный синтез составляет около 99 процентов солнечного синтеза. Но еще в 1938 году физиками Гансом Бете и Карлом Фридрихом фон Вейцекером было независимо друг от друга предсказано, что в звездах должен существовать второй путь синтеза, катализируемый более тяжелыми элементами: углеродом, кислородом, азотом - так называемый цикл CNO.

Продемонстрировать эти процессы внутри Солнца помогли нейтрино. Это практически безмассовые частицы, которые выделяются как побочный продукт реакций синтеза. Каждую секунду сотни миллиардов таких солнечных нейтрино незаметно проходят через тело каждого из нас, поскольку они практически не вступают во взаимодействие с другим веществом. Обнаружить эти частицы можно только в детекторах, содержащих огромное количество воды, льда или другого вещества.

Внутри Солнца водород превращается в гелий несколькими способами Фото: SOHO / NASA & ESA

Если нейтрино сталкивается с атомом, это вызывает крошечную вспышку света, которая улавливается фотосенсорами. Затем по энергии и спектру этих световых сигналов ученые могут сделать выводы о свойствах нейтрино и их происхождении. Однако обнаружить солнечные нейтрино особенно сложно, потому что из-за низкой энергии их можно легко перепутать с нейтрино, высвобождающимися во время реакций радиоактивного распада.

Одной из систем, с помощью которых можно зафиксировать солнечные нейтрино, является подземный детектор Borexino в лаборатории Гран-Сассо. Ее ученым удалось в последние годы зарегистрировать их в протон-протонных столкновениях. Однако, чтобы обнаружить гораздо более редкие нейтрино из цикла CNO, пришлось разработать дополнительные этапы очистки и статистические методы фильтрации.

Теперь исследователям впервые удалось напрямую продемонстрировать второй цикл солнечного термоядерного синтеза. С помощью детектора нейтрино под итальянскими Альпами они обнаружили частицы, которые выделяются как побочный продукт цикла CNO. Это важный прорыв в исследованиях Солнца и астрофизике.

«Коллаборация Borexino показала результаты, которые представляют собой веху в физике нейтрино. Это грандиозное достижение приближает нас к полному пониманию нашего Солнца и образования массивных звезд».
Физик Габриэль Ореби Ганн, Калифорнийский университет, Беркли

Источник: wissenschaft.de