Hợp tác Borexino Phát hiện pep Neutrino

Pin
Send
Share
Send

Vật lý neutrino mặt trời đã im lặng trong thập kỷ qua. Mặc dù khó phát hiện, chúng cung cấp đầu dò trực tiếp nhất của lõi Mặt trời. Khi các nhà thiên văn học học cách phát hiện ra chúng và giải quyết vấn đề neutrino mặt trời, họ có thể xác nhận sự hiểu biết của họ về phản ứng hạt nhân chính cung cấp năng lượng cho mặt trời, phản ứng proton-proton (pp). Nhưng bây giờ, lần đầu tiên, các nhà thiên văn học đã phát hiện ra neutrino của một phản ứng hạt nhân khác, hiếm hơn rất nhiều, đó là phản ứng proton-electron-proton (pep).

Tại bất kỳ thời điểm nào, một số quy trình hợp hạch riêng biệt đang chuyển đổi hydro Sun Sun thành helium, tạo ra năng lượng như một sản phẩm phụ. Phản ứng chính đòi hỏi sự hình thành deuterium (hydro có thêm neutron trong hạt nhân) là bước đầu tiên trong một loạt các sự kiện dẫn đến việc tạo ra helium ổn định. Điều này thường diễn ra bởi sự hợp nhất của hai proton phóng ra positron, neutrino và photon. Tuy nhiên, các nhà vật lý hạt nhân dự đoán một phương pháp thay thế để tạo ra deuterium cần thiết. Trong đó, một proton và electron hợp nhất trước tiên, tạo thành neutron và neutrino, sau đó chúng kết hợp với một proton thứ hai. Dựa trên các mô hình năng lượng mặt trời, họ dự đoán rằng chỉ 0,23% tổng số Deuterium sẽ được tạo ra bởi quá trình này. Do tính chất khó nắm bắt của neutrino, tốc độ sản xuất giảm dần đã khiến những neutrino pep này thậm chí còn khó phát hiện hơn.

Mặc dù chúng có thể khó phát hiện, nhưng neutrino pep có thể dễ dàng phân biệt với các chất được tạo ra bởi phản ứng pp. Sự khác biệt chính là năng lượng họ mang theo. Các neutrino từ phản ứng pp có dải năng lượng lên tới tối đa 0,42 MeV, trong khi các neutrino pep mang 1,44 MeV rất chọn lọc.

Tuy nhiên, để chọn ra các neutrino này, nhóm nghiên cứu phải làm sạch cẩn thận dữ liệu tín hiệu từ các tia tấn công vũ trụ tạo ra các muon có thể tương tác với carbon bên trong máy dò để tạo ra neutrino có năng lượng tương tự có thể tạo ra dương tính giả. Ngoài ra, quá trình này cũng sẽ tạo ra một neutron tự do. Để loại bỏ những thứ này, nhóm nghiên cứu đã bác bỏ tất cả các tín hiệu của neutrino xảy ra trong một khoảng thời gian ngắn từ việc phát hiện ra neutron tự do. Nhìn chung, điều này chỉ ra rằng máy dò đã nhận được 4.300 muon đi qua nó mỗi ngày, sẽ tạo ra 27 neutron trên 100 tấn chất lỏng của máy dò và tương tự, 27 dương tính giả.

Loại bỏ các phát hiện này, nhóm nghiên cứu vẫn tìm thấy tín hiệu của neutrino với năng lượng thích hợp và sử dụng nó để ước tính tổng lượng pep neutrino chảy qua mỗi cm vuông là khoảng 1,6 tỷ, mỗi giây, mà họ lưu ý là phù hợp với dự đoán được đưa ra bởi mô hình tiêu chuẩn được sử dụng để mô tả hoạt động bên trong của Mặt trời.

Bên cạnh việc tiếp tục xác nhận các nhà thiên văn học về các quá trình cung cấp năng lượng cho Mặt trời, phát hiện này cũng đặt ra các hạn chế đối với quá trình hợp hạch khác, Chu trình CNO. Mặc dù quá trình này được dự kiến ​​là nhỏ ở Mặt trời (chỉ chiếm ~ 2% tổng số helium được sản xuất), nhưng nó được dự kiến ​​sẽ hiệu quả hơn ở những ngôi sao nóng hơn, to hơn và chiếm ưu thế trong những ngôi sao có khối lượng lớn hơn 50% so với Mặt trời. Hiểu rõ hơn về giới hạn của quá trình này sẽ giúp các nhà thiên văn học làm rõ cách thức những ngôi sao đó hoạt động tốt.

Pin
Send
Share
Send