Физика солнечных нейтрино затихла за последнее десятилетие. Несмотря на то, что их трудно обнаружить, они обеспечивают наиболее прямое исследование солнечного ядра. Как только астрономы научились их обнаруживать и решили проблему солнечных нейтрино, они смогли подтвердить свое понимание главной ядерной реакции, которая приводит в движение Солнце, протон-протонную (pp) реакцию. Но теперь астрономы впервые обнаружили нейтрино другой, гораздо более редкой ядерной реакции - протон-электрон-протонная (pep) реакция.
В любой момент времени несколько отдельных процессов синтеза превращают водород Солнца в гелий, создавая энергию как побочный продукт. Основная реакция требует образования дейтерия (водород с дополнительным нейтроном в ядре) в качестве первого шага в серии событий, которые приводят к созданию стабильного гелия. Обычно это происходит путем слияния двух протонов, которые испускают позитрон, нейтрино и фотон. Однако физики-ядерщики предсказали альтернативный метод создания необходимого дейтерия. В нем сначала сливаются протон и электрон, образуя нейтрон и нейтрино, а затем они соединяются со вторым протоном. Основываясь на солнечных моделях, они предсказали, что этим процессом будет создано только 0,23% всего дейтерия. Принимая во внимание уже неуловимую природу нейтрино, уменьшенная скорость производства сделала эти бе-нейтрино еще более трудными для обнаружения.
В то время как их может быть трудно обнаружить, pep нейтрино легко отличить от тех, которые создаются реакцией pp. Ключевым отличием является энергия, которую они несут. Нейтрино от pp-реакции имеют диапазон энергий до максимума 0,42 МэВ, в то время как pep-нейтрино несут очень избранные 1,44 МэВ.
Однако, чтобы выделить эти нейтрино, команде пришлось тщательно очистить данные сигналов от ударов космических лучей, которые создают мюоны, которые затем могут взаимодействовать с углеродом внутри детектора, чтобы генерировать нейтрино с аналогичной энергией, которая может создать ложный положительный результат. Кроме того, этот процесс также создаст свободный нейтрон. Чтобы устранить их, команда отклонила все сигналы нейтрино, которые произошли в течение короткого промежутка времени от обнаружения свободного нейтрона. В целом, это указывало на то, что детектор получал 4,300 мюонов, проходящих через него в день, что генерировало 27 нейтронов на 100 тонн жидкости детектора, а также 27 ложноположительных результатов.
Удалив эти обнаружения, команда все еще нашла сигнал о нейтрино с соответствующей энергией и использовала его для оценки общего количества пептических нейтрино, протекающих через каждый квадратный сантиметр, в размере около 1,6 миллиарда в секунду, что, как они отмечают, согласуется с сделанными прогнозами. по стандартной модели, используемой для описания внутренней работы Солнца.
Помимо дальнейшего подтверждения понимания астрономами процессов, которые питают Солнце, этот вывод также накладывает ограничения на другой процесс синтеза, цикл CNO. Хотя ожидается, что этот процесс будет незначительным на Солнце (производя только ~ 2% всего произведенного гелия), ожидается, что он будет более эффективным в более горячих, более массивных звездах и доминирует в звездах с массой на 50% больше, чем у Солнца. Лучшее понимание границ этого процесса поможет астрономам выяснить, как работают эти звезды.
