Наблюдения за Солнцем помогли доказать существование сверхредкой ядерной реакции
МОСКВА, 10 декабря. /ТАСС/. Физики впервые использовали вырабатываемые Солнцем сверхлегкие частицы-нейтрино для подтверждения гипотезы о том, что эти частицы могут вступать в очень редкие ядерные реакции с атомами одного из стабильных изотопов углерода. Этот эксперимент расширил представления ученых о свойствах и поведении данного класса элементарных частиц, сообщила пресс-служба Оксфордского университета.
"Наблюдения за солнечными нейтрино на нашей предыдущей установке SNO уже принесли Нобелевскую премию по физике 2015 года. За последующие годы наше понимание свойств солнечных нейтрино настолько улучшилось, что мы недавно впервые использовали эти частицы в качестве инструмента для изучения редких ядерных реакций", - заявил профессор Оксфордского университета Стивен Биллер, чьи слова приводит пресс-служба вуза.
Как объясняет профессор Биллер, детектор нейтрино SNO+, построенный глубоко под землей в канадском Садбери в 2017 году, представляет собой гигантскую сферу из акрила, заполненную жидким ароматическим углеводородом. Когда через толщу этой жидкости проходит нейтрино, в некоторых редких случаях оно сталкивается с одним из атомов водорода, что приводит к рождению нейтрона и вспышки света, которые фиксируются датчиками фотонов.
Помимо обычных "солнечных" нейтрино, возникающих в процессе слияния протонов, установка SNO+ также фиксирует прохождение через Землю и так называемых "борных" нейтрино. Так физики называют особый подкласс данных частиц, которые возникают в ядре Солнца в результате распада ядер атомов бора-8 на две альфа-частицы и электрон. Они представляют огромный интерес для изучения структуры ядра Солнца и проверки теоретических моделей.
Данные частицы, как обратили внимание физики, в теории должны также вступать в атомные реакции с еще одним типом атомов, который присутствует внутри сферы SNO+ - с ядрами углерода-13, тяжелого изотопа углерода, на долю которого приходится примерно 1% от общей массы этого элемента во Вселенной. Вероятность подобного события крайне низка, однако их достаточно легко обнаружить по вторичным вспышкам света, которые порождаются распадом нестабильного азота-13, возникающего в результате столкновения нейтрино и углерода-13.
Опираясь на эту идею, физики проанализировали данные, которые были собраны на SNO+ в промежутке между маем 2022 года и июнем 2023 года. Ученым удалось обнаружить следы примерно пяти столкновений "борного" нейтрино с углеродом-13, что в целом совпадает с 4-5 подобными событиями, предсказываемыми теорией. Это подтвердило существование данной сверхредкой ядерной реакции и указало на то, что нейтрино способны взаимодействовать с атомами углерода даже при очень низких энергиях, подытожили ученые.
О нейтрино
Нейтрино представляют собой самые легкие и многочисленные элементарные частицы, которые взаимодействуют с окружающей материей только посредством гравитации и так называемых слабых взаимодействий. В середине прошлого века физики выяснили, что существует три "сорта" подобных частиц - тау, электронные и мюонные нейтрино и антинейтрино.
Чуть позже ученые обнаружили в ходе наблюдений за потоком солнечных нейтрино, что разные сорта этих частиц способны периодически превращаться друг в друга. Сам факт существования этого процесса, так называемых "нейтринных осцилляций", указывает на то, что эти частицы обладают ненулевой массой, как раньше предполагали некоторые теоретики. Сейчас физики активно изучают эти превращения для определения массы каждого из трех типов нейтрино.