Borexino koostöö tuvastab pep Neutrinos

Pin
Send
Share
Send

Päikese neutriinofüüsika on viimase kümnendi jooksul vaibunud. Ehkki neid on keeruline tuvastada, pakuvad nad kõige otsesemaid Päikese tuuma sonde. Kui astronoomid õppisid neid tuvastama ja lahendasid päikeseenergia neutriinoprobleemi, suutsid nad kinnitada oma arusaamist päikesest võimu kandvast tuumareaktsioonist - prooton-prootoni (pp) reaktsioonist. Kuid nüüd on astronoomid tuvastanud esimest korda teise, palju harvema tuumareaktsiooni, prooton-elektron-prootoni (pep), neutrinoid.

Igal ajahetkel muudavad mitmed eraldi termotuumasünteesi protsessid Päikese vesiniku heeliumiks, luues energia kõrvalsaadusena. Põhireaktsioon nõuab deuteeriumi (tuumas täiendava neutroniga tuuma vesiniku) moodustumist kui sündmuste seeria esimest sammu, mis viib stabiilse heeliumi tekkeni. Tavaliselt toimub see kahe prootoni, mis väljutavad positroni, neutriino ja footon, liitmise teel. Tuumafüüsikud ennustasid aga vajaliku deuteeriumi tekitamiseks alternatiivset meetodit. Selles sulanduvad kõigepealt prooton ja elektron, moodustades neutroni ja neutriino ning seejärel ühinevad nad teise prootoniga. Päikesemudelite põhjal ennustasid nad, et selle protsessiga luuakse vaid 0,23% kogu deuteeriumist. Arvestades neutriinode niigi vaevalist olemust, on vähenenud produktsioonikiirus muutnud need peptiini neutriinod veelgi raskemini tuvastatavaks.

Ehkki neid võib olla raske tuvastada, on pep-neutriinoid kergesti eristatav pp-reaktsiooni käigus tekkivatest. Peamine erinevus on energia, mida nad kannavad. Pp-reaktsiooni neutriinode energiavahemik on maksimaalselt 0,42 MeV, samas kui pep-neutriinodel on väga valitud 1,44 MeV.

Nende neutriinode valimiseks pidi meeskond hoolikalt puhastama signaale kosmilistest kiirguslöökidest, mis tekitavad kuule, mis võivad seejärel detektoris suhelda süsinikuga, et tekitada sarnase energiaga neutriino, mis võib tekitada valepositiivseid tulemusi. Lisaks tekitaks see protsess ka vaba neutroni. Nende kõrvaldamiseks lükkas meeskond tagasi kõik neutriinosignaalid, mis tekkisid lühikese aja jooksul pärast vaba neutroni avastamist. Üldiselt näitas see, et detektor võttis päevas läbi 4300 kooni, mis tekitaks 27 neutronit detektorivedeliku 100 tonni kohta ja samamoodi 27 valepositiivset tulemust.

Eemaldades need tuvastused, leidis meeskond ikkagi vastava energiaga neutrinode signaali ja kasutas selle abil ruutsentimeetril voolavate peptiinsete neutriinode üldkoguseks umbes 1,6 miljardit sekundis, mis nende sõnul on kooskõlas tehtud ennustustega Päikese sisemuse kirjeldamiseks kasutatud standardmudeli järgi.

Lisaks astronoomide arusaamale Päikesest võimendavate protsesside mõistmisele, seab see leid piirangud ka teisele sulandumisprotsessile, CNO-tsüklile. Ehkki see protsess on Päikeses eeldatavasti väheoluline (moodustades ainult ~ 2% kogu toodetud heeliumist), peaks see eeldatavalt olema tõhusam kuumemates, massiivsemates tähtedes ja domineerima tähtedes, mille mass on 50% suurem kui Päikesel. Selle protsessi piiride parem mõistmine aitaks astronoomidel selgitada, kuidas need tähed ka töötavad.

Pin
Send
Share
Send