Завдяки детектору Борексіно в Італії фізики вперше зареєстрували рідкісне CNO-нейтрино, що походить з надр Сонця. Воно утворюється не в процесі термоядерного горіння водню, як більшість сонячних нейтрино, а як результат вуглецево-азотного циклу (CNO-циклу). Про це вчені розповіли на віртуальній конференції Neutrino-2020.
У глибині Сонця відбуваються термоядерні реакції двох типів: протон-протонний цикл та вуглецево-азотний або CNO-цикл. Перший є простішим і полягає в злитті протонів, що врешті призводить до утворення гелію. Ця реакція відповідальна за утворення близько 99 відсотків сонячної енергії. В основі другої реакції, CNO-циклу, лежить шестиступеневий процес, під час якого водень зливається із гелієм за участі карбону (С), нітрогену (N) та кисню (О). Як можна здогадатися, зустрічається він значно рідше, ніж протон-протонний. У цих двох випадках утворюються різні типи нейтрино – елементарних частинок, що володіють надмалою масою та дуже слабо взаємодіють із речовинами. Завдяки цьому вони можуть безслідно проходити через будь-які перепони (наприклад, поверхню зірок та планети) зі швидкістю світла.
Щоб краще вивчити природу рідкісних нейтрино, міжнародна колаборація науковців із Італії, Франції, Німеччини, Польщі, Росії та США 2007 року сконструювали в Італії детектор Борексіно. Це величезна 18-метрова цистерна, в якій міститься 280 тон сцинтилляційної рідини, яка засвічується, коли крізь неї проходять нейтрино.
Яскравий спалах, який недавно зафіксували в апараті, свідчить про високий потік енергії, і на думку вчених, майже напевно відноситься до CNO-нейтрино. Згідно із розрахунками дослідників, ймовірність того, що спалах викликаний не CNO-нейтрино, а випадковими коливаннями співвідноситься як 1 до 3,5 мільйонів.
Чому це важливо?
Хоча дослідження фізиків ще не було опублікованим у науковому журналі та, відповідно, рецензованим, якщо їхня знахідка підтвердиться, ці знання наблизять нас до кращого розуміння ядерних реакцій, що живлять нашу зірку.
Наступним кроком вчені вбачають зіставлення кількості спостережень CNO-нейтрино з кількістю зафіксованих протон-протонних нейтрино. Таким чином можна буде припустити, скільки в Сонці міститься елементів, важчих за водень, як-от карбону, нітрогену та кисню.
