Борексино (Borexino), огромный подземный детектор частиц в Италии, обнаружил невиданный ранее тип нейтрино, идущего от Солнца. Эти нейтрино подтверждают гипотезу 90-летней давности и завершают нашу картину цикла синтеза Солнца и других звезд.

Детектор Нейтрино находит новый тип "частицы-призрака" с Солнца

Нейтрино — это сверхлегкие частицы, образующиеся в ядерных реакциях, и большинство из них, обнаруженных на Земле, образуются Солнцем при слиянии водорода с гелием. Но в 1930-е гг. было предсказано, что Солнце через реакции с участием углерода, азота и кислорода должно произвести и другой тип нейтрино — так называемые CNO-нейтрино. И сейчас Борексино впервые обнаружил эти нейтрино.

Обнаружена новая фундаментальная частица

Такая реакция СНО составляет лишь малую часть энергии Солнца, но в более массивных звездах она считается основным двигателем синтеза. Экспериментальное обнаружение нейтрино CNO означает, что ученые теперь собрали вместе последние давно пропавшие части головоломки в цикле солнечного термоядерного синтеза.

«Подтверждение того, что CNO пылает на нашем Солнце, где он работает только на одно-процентном уровне, укрепляет нашу уверенность в том, что мы понимаем, как работают звезды», — говорит Фрэнк Калаприс, главный исследователь Борексино.

Обнаружение нейтрино CNO было нелегкой задачей. Хотя около 65 миллиардов солнечных нейтрино каждую секунду ударяют по каждому квадратному сантиметру поверхности Земли, они очень редко взаимодействуют с материей, проходя прямо через всю планету, как будто это был воздух.

Детектор Нейтрино находит новый тип "частицы-призрака" с Солнца

Нейтринные детекторы предназначены для того, чтобы наблюдать за редкими моментами, когда эти «частицы-призраки» случайно сталкиваются с другим атомом. Обычно они включают в себя огромные объемы жидкости или газа детектора, которые будут давать вспышку света при ударе нейтрино, и эти эксперименты обычно проводятся внутри камеры глубоко под землей, вдали от помех от других космических лучей.

Сигналы нейтрино CNO даже труднее обнаружить, чем более распространенные солнечные нейтрино. Это потому, что их свойства схожи с свойствами частиц, образованных огромным нейлоновым баллоном, который заключает в себе жидкие углеводороды, которые Борексино использует в качестве детектора.

Чтобы обойти эту проблему, команда потратила годы, регулируя температуру прибора, чтобы замедлить движение жидкости внутри детектора, и сосредоточиться на сигналах, идущих от центра, вдали от краев баллона. И, конечно же, в феврале 2020 года команда наконец-то уловила сигнал, который они искали.

С тех пор центральная часть детектора стала еще более чувствительной, что может позволить проводить дальнейшие обнаружения в следующем году. Эти данные могут не только улучшить наше понимание цикла синтеза звезд, но и помочь ученым понять, насколько «металличны» Солнце и другие звезды.