Przejdź do głównej treści

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Widok zawartości stron Widok zawartości stron

Neutrina ujawniły ostatnią niewiadomą generatora energii we wnętrzu Słońca

Rejestracja słabego strumienia cząstek produkowanych w jądrze słonecznym potwierdza ostatecznie znaną od wielu lat teorię o źródle energii naszej najbliższej gwiazdy.

Naukowcy z Instytutu Fizyki UJ uczestniczący w eksperymencie BOREXINO realizowanym w laboratorium podziemnym w Gran Sasso, wraz z kolegami z Europy i USA, dodali ostatnie brakujące ogniwo wiedzy dotyczącej łańcucha spalania wodoru w Słońcu, mierząc po raz pierwszy słaby strumień neutrin CNO z jądra gwiazdy.

Zgodnie ze znaną od dziesięcioleci hipotezą Bethego, energia słoneczna produkowana jest w reakcji spalania wodoru w hel: cztery protony łączą się w jądro helu, uwalniane są dwa neutrina – najlżejsze znane cząstki elementarne – dwa elektrony oraz bardzo dużo energii. Reakcja ta może przebiegać w tzw. cyklu p-p lub CNO, z którymi stowarzyszone są odpowiednie neutrina typu pp i CNO.

Detektor BOREXINO dostarczył już wcześniej pełnej informacji o fundamentalnym dla Słońca cyklu p-p (Nature 512 (2014) 333, Nature 562 (2018) 505), w którym generowane jest 99% energii. Ostatnim brakującym elementem było potwierdzenie występowania cyklu CNO, który odpowiada tylko za około 1% energii słonecznej, ale może być dominujący dla cięższych gwiazd. Z tego powodu rejestracja neutrin typu CNO jest niezwykle ważna.

„Jest niezwykłą przygodą naukową móc uczestniczyć w eksperymentalnym potwierdzeniu przewidywań Hansa Bethego z 1939 roku, dotyczących źródła energii gwiazd” - powiedział Marcin Wójcik, jeden z pierwszych uczestników eksperymentu BOREXINO z IF UJ.

„Przy użyciu jednego detektora o niespotykanej radio-czystości, eksperyment BOREXINO w pełni potwierdził teorię o jądrowym źródle energii gwiazdy, identyfikując dwa oddzielne cykle” - stwierdził Grzegorz Zuzel z Instytutu Fizyki UJ, autor wieloletnich, krytycznych dla eksperymentu BOREXINO badań.

To ostatnie osiągnięcie jest kamieniem milowym w 25-letniej historii, ciągle zbierającego dane eksperymentu, który ma być zakończony w przyszłym roku. „Niezwykłym zbiorowym wysiłkiem udało nam się wyodrębnić z morza tła słaby sygnał od neutrin CNO” - poinformował Marcin Misiaszek z IF UJ kierujący pracami międzynarodowych grup opracowujących dane.

Oprócz potwierdzenia teorii o jądrowym źródle energii gwiazd, detekcja neutrin z cyklu CNO może rzucić światło na strukturę jądra słonecznego, w szczególności na zawartość pierwiastków nazywanych przez astrofizyków metalami (cięższymi od wodoru i helu). Strumienie neutrin rejestrowane przez detektor BOREXINO są zasadniczo zgodne z przewidywaniami standardowego modelu Słońca, w którym jego jądro ma podobną „metaliczność” jak jego powierzchnia. Jednak nowsze badania atmosfery Słońca kwestionują to założenie i sugerują, że metaliczność jest niższa. Wyniki pomiarów strumienia neutrin CNO wskazują jako poprawną wyższą metaliczność.

Publikacja BOREXINO dot. Neutrin CNO na ArXiv

Informacja w ScienceNews