Borexino Collaboration Открива pep Neutrinos

Pin
Send
Share
Send

През последното десетилетие слънчевата физика на неутрино намаля. Въпреки че са трудни за откриване, те осигуряват най-пряката сонда на слънчевото ядро. След като астрономите се научиха да ги откриват и решиха проблема със слънчевото неутрино, те успяха да потвърдят разбирането си за основната ядрена реакция, която захранва слънцето, протон-протонната (р.п.) реакция. Но сега астрономите за първи път откриха неутрино на друга, много по-рядка ядрена реакция - протон-електрон-протонна (пеп) реакция.

Във всеки един момент няколко отделни процеса на синтез превръщат водорода на Слънцето в хелий, създавайки енергия като страничен продукт. Основната реакция изисква образуването на деутерий (водород с допълнителен неутрон в ядрото) като първата стъпка в серия от събития, която води до създаването на стабилен хелий. Това обикновено се случва чрез сливане на два протона, който изхвърля позитрон, неутрино и фотон. Ядрените физици обаче предвиждаха алтернативен метод за създаване на необходимия деутерий. В него първо протон и електрон се сливат, образувайки неутрон и неутрино, а след това те се съединяват с втори протон. Въз основа на слънчеви модели те прогнозираха, че само 0,23% от целия Deuterium ще бъде създаден чрез този процес. Предвид вече неуловимия характер на неутрино, намалената скорост на производство направи тези пептри неутрино още по-трудни за откриване.

Макар че може да е трудно да се открият, пеп неутрините лесно се различават от тези, създадени от рР реакцията. Ключовата разлика е енергията, която носят. Неутрино от рР реакцията имат диапазон на енергия до максимум 0,42 MeV, докато пеп неутрино носят много подбрани 1,44 MeV.

Въпреки това, за да избере тези неутрино, екипът трябва внимателно да почисти данните от сигнали от космически лъчи, които създават мюони, които след това могат да взаимодействат с въглерод вътре в детектора, за да генерират неутрино с подобна енергия, което може да създаде фалшив положителен резултат. В допълнение, този процес би създал и свободен неутрон. За да ги елиминира, екипът отхвърли всички сигнали на неутрино, възникнали за кратко време от откриване на свободен неутрон. Като цяло това показва, че детекторът получава 4 300 мюона, преминаващи през него на ден, което би генерирало 27 неутрона на 100 тона детекторна течност и подобно 27 лъжливи положителни резултати.

Премахвайки тези открития, екипът все пак намери сигнал за неутрино със съответната енергия и използва това, за да прецени общото количество пеп неутрино, преминаващо през всеки квадратен сантиметър, да бъде около 1,6 милиарда в секунда, което те отбелязват, че е в съгласие с направените прогнози от стандартния модел, използван за описание на вътрешните работи на Слънцето.

Освен по-нататъшно потвърждаване на разбирането на астрономите за процесите, които захранват Слънцето, тази констатация поставя ограничения и за друг процес на сливане, CNO Cyclus. Докато този процес се очаква да бъде незначителен на Слънцето (съставляващ само ~ 2% от целия произведен хелий), той се очаква да бъде по-ефективен в по-горещи, по-масивни звезди и да доминира в звезди с 50% по-голяма маса от Слънцето. По-доброто разбиране на границите на този процес би помогнало на астрономите да изяснят как работят и тези звезди.

Pin
Send
Share
Send