Нейтринний детектор Borexino дозволив зареєструвати нейтрино, що народжуються глибоко в надрах Сонця, в ході нетипових для нього термоядерних реакцій, характерних для більш масивних зірок.
На італійському детекторі нейтрино Borexino працює велика міжнародна колаборація вчених. Головним завданням проєкту, запущеного в 2007 році, було виявлення нейтрино, що виникають в ході протон-протонного циклу – основного шляху термоядерних реакцій, під час яких на Сонці відбувається злиття ядер водню, утворення гелію і виділення близько 99 відсотків всього випромінювання зірки.
Потрібні знахідки зробили на початку 2010-х, і в 2020 році проєкт планували закрити. Однак нова знахідка, про яку колаборація Borexino повідомляє в журналі Nature, мабуть, призведе до продовження його роботи. На цей раз вченим вдалося зареєструвати сигнал від нейтрино CNO-циклу, альтернативного шляху злиття водню, в якому беруть участь атоми вуглецю, азоту і кисню. Для такої зірки, як Сонце, CNO-цикл грає незначну роль, але в більш масивних світил стає домінуючим.
В процесі цих реакцій «важкі» атоми C, N і O грають роль каталізаторів, а в якості побічних продуктів виникають нейтрино з характерними властивостями. Ці надлегкі частки практично не взаємодіють з речовиною, і, не дивлячись на те, що Сонце постійно бомбардує простір потоками нейтрино, майже всі вони вільно пролітають крізь наше тіло, та й всю Землю.
Детектори нейтрино вловлюють лише рідкісні з них, які випадково зіткнулися зі звичайними частинками і викликали короткий світловий спалах. У Borexino для цього використовують 300 тонн рідкого сцинтилятора, прихованого безліччю шарів захисту і проглядається масивом із 2200 фотопомножувачів. Окремі події дозволяють поступово набирати статистику, все краще виділяючи сигнал на тлі випадкового шуму. Тепер, коли вченим вдалося зареєструвати нейтрино CNO-циклу, робота Borexino, можливо, продовжиться довше запланованого терміну, щоб зібрати потрібні обсяги даних.
Річ у тому, що однією з найважливіших властивостей будь-якої зірки є її металічність – вміст елементів важче водню і гелію. Від неї залежать і характер термоядерних реакцій, що протікають в надрах, і еволюція зірки. Однак металічність Сонця, встановлена по спектру вихідного від поверхні випромінювання, погано співвідноситься з даними про металічности надр зірки, отриманими за допомогою непрямих методів, таких як астросейсмологія.
Темпи CNO-циклу на Сонці можуть послужити ще одним способом вимірювання металічности його надр, але для цього необхідно зібрати більше даних і зареєструвати більше невловимих частинок нейтрино. Тому тепер вчені планують продовжити роботу проєкту Borexino на 2021 рік, а можливо – і до 2022-го.
Натхнення: naked-science.ru