Учёные получили первое экспериментальное подтверждение термоядерных процессов CNO- цикла на Солнце

30.11.20Учёные коллаборации «Борексино» получили первое экспериментальное подтверждение того, что на Солнце протекают термоядерные реакции так называемого CNO-цикла. За теорию, описывающую такой способ генерации энергии в звёздах, в 1967 году была вручена Нобелевская премия по физике. Теперь существование этого процесса доказано: учёным удалось зарегистрировать неуловимые солнечные нейтрино, которые образуются в ходе реакций CNO-цикла. Результаты данной работы опубликованы в журнале Nature.Источником энергии звёзд является термоядерный синтез, в ходе которого водород превращается в гелий. Это может происходить двумя способами: за счет протон-протонной цепочки взаимодействий и реакций CNO-цикла. Назван второй процесс по аббревиатуре трех элементов, участвующих в нем, — углероду (C), азоту (N) и кислороду (O),— рассказал руководитель Отделения физики нейтрино НИЦ «Курчатовский институт» Михаил Дмитриевич Скорохватов.Считается, что для лёгких звёзд, включая Солнце, основным является первый способ генерации энергии, тогда как для более массивных звёзд — второй. Однако эти процессы не исключают друг друга, и реакции CNO-цикла должны происходить внутри Солнца, пусть и со вкладом всего около 1%.Чтобы экспериментально доказать, каким образом происходит генерация энергии в звёздах, ученым необходимо было зарегистрировать особые частицы — нейтрино, которые образуются в процессах термоядерного синтеза. Они очень слабо взаимодействуют с веществом, поэтому почти беспрепятственно покидают недра Солнца и, двигаясь с околосветовой скоростью, достигают поверхности Земли всего за восемь с половиной минут. Это делает нейтрино идеальным источником информации о процессах, происходящих внутри звёзд, причем почти в режиме реального времени.Однако особенность проходить сквозь материю, почти не вступая с ней во взаимодействие, очень сильно усложняет регистрацию этих частиц. Для того, чтобы «напасть на след» термоядерных процессов в звёздах, учёные использовали мощный детектор «Борексино». Он оснащен мишенью для нейтрино, состоящей из 280 тонн жидкого сцинтиллятора, и снабжен несколькими слоями защиты от окружающей естественной радиоактивности. Детектор находится в Италии, в подземной лаборатории внутри горного массива Гран-Сассо. Такое расположение обеспечивает защиту от космических лучей.С помощью уникального оборудования учёные в течение 15 лет собирали данные: из триллионов проходящих через детектор солнечных нейтрино удавалось зарегистрировать только около ста событий в день. Чтобы выделить из них искомые взаимодействия, специалисты использовали теоретические модели и тщательно вычисляли вклады фоновых процессов. В результате участникам коллаборации «Борексино» удалось зарегистрировать неуловимые солнечные нейтрино, возникающие в реакциях CNO-цикла, и вычислить их поток, достигающий Земли. Согласно экспериментальным данным, через каждый квадратный сантиметр поверхности проходит около 700 миллионов таких нейтрино в секунду, что составляет примерно одну сотую общего потока нейтрино от Солнца. Это как раз соответствует теоретическим оценкам вклада CNO-цикла в производимую Солнцем энергию.Будущие исследования позволят лучше понимать происходящие в звёздах процессы, в частности, уточнить элементный состав Солнца. И нейтрино будут в этом нашими помощниками,— сообщил Михаил Дмитриевич Скорохватов.В международной коллаборации «Борексино» проводят исследования более 100 ученых из разных стран, в том числе российские ученые из НИЦ «Курчатовский институт», НИЦ «Курчатовский институт» — ПИЯФ, ОИЯИ, НИИЯФ имени Д.В. Скобельцына, МГУ имени М.В. Ломоносова. Ранее на детекторе «Борексино» были зарегистрированы нейтрино от реакций протон-протонной цепочки, о чем также выходила статья в журнале Nature.Пресс-служба НИЦ “Курчатовский институт”The post Учёные получили первое экспериментальное подтверждение термоядерных процессов CNO- цикла на Солнце appeared first on Поиск - новости науки и техники.