Обнаруженные нейтрино доказывают, что в ядре нашего Солнца происходит синтез второго типа
Как и все звезды, наше Солнце питается за счет синтеза водорода в более тяжелые элементы. Ядерный синтез — это не только то, что заставляет звезды сиять, но и основной источник химических элементов, из которых состоит мир вокруг нас.
Большая часть нашего понимания синтеза звезд исходит из теоретических моделей атомных ядер, но для нашей ближайшей звезды у нас есть еще один источник: нейтрино, созданные в ядре Солнца.
Когда атомные ядра подвергаются слиянию, они производят не только гамма-лучи высокой энергии, но и нейтрино. В то время как гамма-лучи нагревают внутреннюю часть Солнца в течение тысяч лет, нейтрино вылетают из Солнца почти со скоростью света.
Солнечные нейтрино были впервые обнаружены в 1960-х годах, но было трудно узнать о них больше, кроме того факта, что они испускаются Солнцем. Это доказало, что ядерный синтез происходит на Солнце.
Согласно теории, доминирующей формой синтеза на Солнце должен быть синтез протонов, который производит гелий из водорода.
Для более крупных звезд с более горячими и плотными ядрами доминирующим источником энергии является более мощная реакция, известная как CNO-цикл. Эта реакция использует водород в цикле реакций с углеродом, азотом и кислородом для производства гелия.
Цикл CNO является частью причины, по которой эти три элемента являются одними из самых распространенных во Вселенной (кроме водорода и гелия).
За последнее десятилетие детекторы нейтрино стали намного эффективнее. Современные детекторы также могут определять не только энергию нейтрино, но и его аромат.
Теперь мы знаем, что солнечные нейтрино, обнаруженные в ранних экспериментах, происходят не от обычных нейтрино pp-цепочек, а от вторичных реакций, таких как распад бора, которые создают нейтрино более высокой энергии, которые легче обнаружить.
Затем, в 2014 году, команда обнаружила нейтрино низкой энергии, непосредственно производимые pp-цепочкой. Их наблюдения подтвердили, что 99 процентов энергии Солнца генерируется за счет протон-протонного синтеза.
Хотя pp-цепь доминирует над синтезом на Солнце, наша звезда достаточно велика, чтобы цикл CNO происходил на низком уровне. Это должно быть то, что составляет дополнительный 1 процент энергии, производимой Солнцем.
Но поскольку нейтрино CNO редки, их трудно обнаружить.
Одна из самых больших проблем при обнаружении нейтрино CNO заключается в том, что их сигнал обычно скрывается в земном нейтринном шуме. Ядерный синтез не происходит в естественных условиях на Земле, но низкие уровни радиоактивного распада земных горных пород могут запускать события в детекторе нейтрино, которые похожи на обнаружение нейтрино CNO.
Таким образом, команда создала сложный процесс анализа, который отфильтровывает нейтринный сигнал от ложных срабатываний. Их исследование подтверждает, что синтез CNO происходит в пределах нашего Солнца на предсказанных уровнях.
Цикл CNO играет второстепенную роль в нашем Солнце, но он играет центральную роль в жизни и эволюции более массивных звезд.
Эта работа должна помочь нам понять цикл крупных звезд и может помочь нам лучше понять происхождение более тяжелых элементов, которые делают возможной жизнь на Земле.
Статья опубликована Universe Today.
Источники: Фото: Детектор солнечных нейтрино. (Сотрудничество BOREXINO)
