Borexino-samarbejde Detekterer pep-neutrinoer

Pin
Send
Share
Send

Solneutrino-fysik er stillet ned i det sidste årti. Selvom de er svære at opdage, leverer de den mest direkte sonde fra solkernen. Når astronomer lærte at opdage dem og løste problemet med solneutrino, kunne de bekræfte deres forståelse af den vigtigste nukleare reaktion, der driver solen, proton-proton (pp) -reaktionen. Men nu har astronomer for første gang opdaget neutrinoerne fra en anden, langt sjældnere atomreaktion, proton-elektron-proton (pep) -reaktionen.

På ethvert givet tidspunkt konverterer flere separate fusionsprocesser Solens brint til helium og skaber energi som et biprodukt. Hovedreaktionen kræver dannelse af deuterium (brint med en ekstra neutron i kernen) som det første trin i en række begivenheder, der fører til dannelse af stabilt helium. Dette sker typisk ved fusion af to protoner, der udsætter en positron, en neutrino og en foton. Imidlertid forudsagde nukleære fysikere en alternativ metode til at skabe det nødvendige deuterium. I den smelter en proton og elektron først sammen, danner en neutron og en neutrino, og derefter sammenføjes de med et andet proton. Baseret på solmodeller forudsagde de, at kun 0,23% af alt Deuterium ville være oprettet ved denne proces. I betragtning af neutrinos allerede undvikende karakter har den formindskede produktionshastighed gjort disse pep-neutrino endnu vanskeligere at opdage.

Mens de måske er svære at opdage, kan pep-neutrinoer let skelnes fra dem, der er skabt af pp-reaktionen. Den vigtigste forskel er den energi, de bærer. Neutrinoer fra pp-reaktionen har et energiområde op til et maksimum på 0,42 MeV, mens pep-neutrinoer har et meget udvalgt 1,44 MeV.

For at udvælge disse neutrinoer var teamet imidlertid nødt til omhyggeligt at rense dataene fra signaler fra kosmiske strålingangreb, der skaber muoner, der derefter kunne interagere med kulstof inde i detektoren for at generere en neutrino med lignende energi, der muligvis skaber en falsk positiv. Derudover ville denne proces også skabe en fri neutron. For at eliminere disse afviste teamet alle signaler om neutrinoer, der opstod inden for en kort periode fra en detektion af en fri neutron. Generelt indikerede dette, at detektoren modtog 4.300 muoner, der passerede gennem den pr. Dag, hvilket ville frembringe 27 neutroner pr. 100 ton detektorvæske, og tilsvarende 27 falske positiver.

Fjernelse af disse detektioner fandt teamet stadig et signal om neutrinoer med den passende energi og brugte dette til at estimere den samlede mængde pepneutrinoer, der flyder gennem hver kvadratcentimeter, til at være omkring 1,6 milliarder pr. Sekund, hvilket de bemærker at er i overensstemmelse med forudsigelser efter den standardmodel, der bruges til at beskrive solens indvendige funktioner.

Bortset fra yderligere at bekræfte astronomer forståelse af de processer, der driver Solen, lægger dette fund også begrænsninger for en anden fusionsproces, CNO Cycle. Selvom denne proces forventes at være mindre i solen (hvilket kun udgør ~ 2% af al produceret helium), forventes den at være mere effektiv i varmere, mere massive stjerner og dominere i stjerner med 50% mere masse end solen. En bedre forståelse af grænserne for denne proces ville hjælpe astronomer med at afklare, hvordan disse stjerner også fungerer.

Pin
Send
Share
Send