Borexino Collaboration detekuje pep Neutrinos

Pin
Send
Share
Send

Fyzika solárních neutrinů se v posledním desetiletí uklidnila. I když je obtížné je detekovat, poskytují nejpřímější sondu solárního jádra. Jakmile se astronomové naučili je detekovat a vyřešit problém solárního neutrina, byli schopni potvrdit své chápání hlavní jaderné reakce, která pohání slunce, proton-protonová (pp) reakce. Ale nyní astronomové poprvé detekovali neutrina další, daleko vzácnější jaderné reakce, proton-elektron-protonová (pep) reakce.

V každém daném okamžiku přeměňuje několik samostatných fúzních procesů sluneční vodík na helium a vytváří energii jako vedlejší produkt. Hlavní reakce vyžaduje vytvoření deuteria (vodík s extra neutronem v jádru) jako první krok v řadě událostí, které vedou k vytvoření stabilního helia. K tomu obvykle dochází fúzí dvou protonů, které vypuzují pozitron, neutrino a foton. Jaderní fyzici však předpovídali alternativní metodu vytvoření nezbytného deuteria. V tom nejprve proton a elektronová pojistka vytvoří neutron a neutrin, a pak se spojí s druhým protonem. Na základě solárních modelů předpovídali, že tímto procesem bude vytvořeno pouze 0,23% veškerého Deuteria. Vzhledem k již nepolapitelné povaze neutrin, snížená rychlost produkce způsobila, že tyto pepři neutrin byla ještě obtížnější detekovat.

I když mohou být obtížně detekovatelné, pepřinová neutrinos jsou snadno odlišitelná od těch, která byla vytvořena reakcí pp. Klíčovým rozdílem je energie, kterou nesou. Neutrina z reakce pp mají rozsah energie až do maxima 0,42 MeV, zatímco peprinová neutrina mají velmi selektivní 1,44 MeV.

Abychom však mohli tyto neutrina vybrat, musel tým pečlivě vyčistit data signálů ze stávek kosmického paprsku, které vytvářejí miony, které by pak mohly interagovat s uhlíkem uvnitř detektoru, aby vytvořily neutrino s podobnou energií, která by mohla vytvořit falešně pozitivní. Navíc by tento proces také vytvořil volný neutron. Abychom je eliminovali, tým odmítl všechny signály neutrin, které se objevily během krátké doby od detekce volného neutronu. Celkově to indikovalo, že detektor přijal 4 300 mionů, které jím projížděly denně, což by generovalo 27 neutronů na 100 tun detektorové kapaliny, a podobně, 27 falešně pozitivních výsledků.

Tým, který tyto detekce odstranil, stále našel signál neutrin s odpovídající energií a použil jej k odhadu celkového množství pepřových neutrin, které protékají každým centimetrem čtverečním, asi 1,6 miliardy za sekundu, což si všimnou, že souhlasí s předpovědi podle standardního modelu používaného k popisu vnitřního fungování Slunce.

Kromě dalšího potvrzování astronomů pochopení procesů, které pohánějí Slunce, toto zjištění také omezuje další fúzní proces, cyklus CNO. I když se očekává, že tento proces bude na Slunci menší (tvoří pouze ~ 2% veškerého vyrobeného hélia), očekává se, že bude účinnější v teplejších, hmotnějších hvězdách a bude dominovat hvězdám s 50% hmotností vyšší než Slunce. Lepší pochopení limitů tohoto procesu by pomohlo astronomům objasnit, jak tyto hvězdy fungují.

Pin
Send
Share
Send