В рамках опыта Borexino, целью которого является разгадка загадок Солнца, в первый раз в истории зафиксированы нейтрино, рождающиеся на нашей звезде в процессе CNO-цикла – термоядерной реакции перевоплощения водорода в гелий, в какой углерод, кислород и азот выступают как катализаторы. Приобретенный итог подтверждает пророчество наиболее чем 80-летней давности и прокладывает путь к наилучшему осознанию структуры и ядра Солнца, также образования наиболее мощных звезд во Вселенной. О революционном открытии сообщается в журнальчике Nature.
«Это кульминация тридцатилетней работы проекта. Сейчас у нас, в конце концов, есть 1-ое доказательство того, что наши представления о физике мощных звезд верны», – произнес Джанпаоло Беллини из Миланского института (Италия), один из основоположников опыта Borexino.
Изображение Солнца, приобретенное при помощи телекопа NASA «High-Resolution Coronal Imager». Credit: NASA
Звезды подпитываются ядерным синтезом водорода в гелий, который происходит средством 2-ух действий: обширно изученного протон-протонного цикла (pp-цикл), включающего лишь изотопы водорода и гелия, и цикла углерод-азот-кислород, в каком синтез катализируется углеродом, азотом и кислородом. 1-ый доминирует у звезд, похожих по размеру с Солнцем, производя около 99% их энергии. 2-ой – заносит больший вклад в создание энергии у наиболее мощных светил, но его исследование является сложной задачей, так как нейтрино, создаваемые сиим механизмом, превосходят фоновые сигналы всего на несколько единиц в денек.
Солнечные нейтрино можно следить лишь при помощи высокочувствительных сенсоров, которые могут исключить большая часть источников фоновых сигналов. Конструктивные индивидуальности опыта Borexino и его защищенность от галлактического излучения дозволили добиться нужной точности, но аппаратные заслуги – это только полдела.
«Невзирая на исключительные успехи по созданию «сверхчистого» сенсора, нам пришлось усердно работать над предстоящим улучшением угнетения и осознанием самого низкого остаточного фона, чтоб идентифицировать нейтрино цикла CNO», – отметил Джоаккино Рануччи, участник опыта из Государственного института ядерной физики (Италия).
Сфера сенсора из нержавеющей стали опыта Borexino в подземной лаборатории Гран-Сассо (Италия). Credit: Borexino Collaboration
Ученые считают, что измерения нейтрино, сделанных CNO-циклом, можно употреблять для определения содержания углерода, азота и кислорода в звездах, что, в свою очередь, поможет найти доминирующий источник их энергии. Не считая этого, революционное достижение опыта Borexino приближает нас к наиболее полному осознанию Солнца и, возможно, описывает вектор исследовательских работ в данной нам области на долгие годы.
80-летняя история
О вероятном существовании цикла CNO в первый раз было заявлено в 1938 году физиком-теоретиком Хансом Бете и физиком Карлом Фридрихом фон Вайцзакером. Они независимо друг от друга представили, что синтез водорода в звездах, кроме протекания по последовательности протон-протонной цепи, может катализироваться томными ядрами углерода, азота и кислорода в повторяющейся серии ядерных циклов.
Невзирая на косвенные свидетельства астрономических и астрофизических наблюдений, прямое экспериментальное доказательство предполагаемого механизма генерации звездной энергии получить не удавалось. Пробы открыть его были сосредоточены на нейтрино, частичках, в большенном количестве образующихся в этих реакциях, что привело к запуску в 1960-х годах научной программки Solar Neutrino, которая в итоге отдала результаты, имеющие огромное значение для физики простых частиц.
Раскаленные нитевидные структуры в атмосфере Солнца. Credit: NASA
Опыт Borexino, приближающийся к окончанию научной деятельности, оставляет наследием 1-ое наблюдение нейтрино CNO-цепи, которое будет записано в истории как один из базовых фурроров астрофизики.
В процессе этого интереснейшего «путешествия» по разгадыванию загадок Солнца и звезд, продлившегося практически столетие, солнечные нейтрино также сыграли важную роль в идентификации парадокса осцилляции нейтрино, 1-го из величайших открытий физики простых частиц текущего тысячелетия.