Вимірювання в прискорювачі часток вказують, що горіння водню в надрах масивних зірок відбувається повільніше, ніж вважалося.
Міжнародна група дослідників відтворила на дрезденському прискорювачі часток одну з центральних реакцій CNO-циклу — з’єднання вуглецю з воднем. Результат експерименту передбачає, що фаза вигоряння водню займає більше часу і що випускання ізотопом азоту нейтрино відбувається ближче до центру зірки.
Фізики використовували в якості мішеней танталові диски з напиленим на поверхню вуглецем. Розігнані в прискорювачі протони вдарялися в ці мішені, а 20 детекторів з надчистого германію фіксували гамма-промені, що утворюються в результаті реакції.
На основі проведених експериментів вчені виміряли з безпрецедентною точністю січення цієї реакції — ймовірність взаємодії між елементарною часткою (протоном) і атомним ядром (вуглецем). Раніше прийняте значення виявилося завищеними майже на 25%.
Основна реакція, що підтримує горіння зірок, — синтез водню в гелій. Залежно від маси зірки цей процес може протікати по-різному. Для зірок малої маси, подібних Сонцю, основним є протон-протонний цикл. Але в надрах масивних зірок через гравітаційний тиск досягаються набагато більш високі температури. Це дозволяє здійснювати реакцію між ядрами водню і вуглецю.
Хоча менше 2% речовини, що утворює зірки, складається з вуглецю, цієї концентрації досить, щоб почати і підтримувати CNO-циклу. Вуглець в цьому процесі діє як каталізатор, що прискорює реакцію, кінцевий результат, як і в протон-протонному циклі: синтез водню з гелієм. Точне вимірювання параметрів реакції дозволяють зробити більш точні теоретичні передбачення співвідношення ізотопів вуглецю в зірках і поліпшити моделі процесів всередині зірок.