Вперше отримано експериментальне доказ протікання термоядерної реакції на Сонці, в якій два ядра водню і електрон утворюють дейтерій

Реакція супроводжується випусканням нейтрино з енергією 1.44 Мев, які і були зареєстровані в експерименті. Одночасно отримані найбільш суворі експериментальні обмеження на вклад вуглецевого-азотного циклу в енергетичний баланс Сонця. Активну участь в експерименті беруть науковці з НДЦ «Курчатовський інститут», повідомляє його прес-служба.

Єдиним доступним земному спостерігачеві способом вивчення термоядерних процесів, що визначають енергетику Сонця, є вивчення потоків і енергетичних спектрів нейтрино, які утворюються при їх протікання. Нейтрино надзвичайно слабо взаємодіють з речовиною: вони без перешкод вилітають з центру Сонця і досягають Землі, рухаючись зі швидкістю, близькою до швидкості світла. З іншого боку, така мала ймовірність взаємодії робить нейтрино практично невидимими для приладів – щоб зареєструвати хоча б декілька взаємодій в день, потрібні величезні детектори з масою в сотні тонн.

Одним з таких детекторів є Борексино, що використовує для реєстрації нейтрино 300 тонн надчистого рідкого сцинтилятора – речовини, що випромінює світло при взаємодії нейтрино з електронами. Слабкі світлові спалахи реєструються двома тисячами спеціальних фотоэлектронных умножителей – високочутливих приладів, здатних реєструвати поодинокі фотони. Борексино встановлений в підземній лабораторії Гран Сассо (Італія) і набирає дані з травня 2007 року. На сьогодні Борексино є єдиним детектором, здатним реєструвати сонячні нейтрино в режимі реального часу в області енергій до декількох МэВ. За добу в Борексино спостерігається близько 50 нейтринних подій, що є своєрідним рекордом для нейтринних детекторів.

У відповідності з сучасними астрофизическими моделями, домінуючим джерелом енергії Сонця є так звана протон-протонна ланцюжок реакцій, що починається з процесу злиття ядер водню, в якому, в спрощеному розгляді, 4 ядра водню перетворюються в ядро гелію. Нейтрино від одного з процесів протон-протонної ланцюжка, а саме pep–реакції, і були зареєстровані в експерименті. У pep-реакції два ядра водню і електрон зливаються в ізотоп водню – дейтерій. При цьому випускається нейтрино фіксованої енергії, 1.44 Мев. Спостереження нейтрино з цією енергією у вимірюваному спектрі і дозволило зробити висновок про реєстрацію pep-реакції.

Інша ланцюжок реакцій, що відбуваються на Сонці, називається вуглецево-азотним циклом. У вуглецево-азотному циклі теж утворюється гелій з протонів (ядер водню), при цьому вуглець служить своєрідним каталізатором замкнутого циклу ядерних перетворень. Вуглецево-азотний цикл дає малий внесок у повну енергію, що виділяється в Сонце, в порівнянні з протон-протонної ланцюжком, але при масі зірки хоча б у півтора рази більше сонячної, протон-протонна ланцюжок не виробляє достатньо енергії, щоб утримати зірку від гравітаційного колапсу. Для таких зірок включається вуглецево-азотний механізм вироблення енергії, температура зірки за рахунок цього підвищується до температури, достатньої для утримання її в рівновазі. Якби вуглецево-азотний цикл не існувало в природі, то зоряне небо було б набагато менш яскравим, ми бачили б тільки рідкісні зірки на тлі темного неба.

Нейтрино, що супроводжують реакції вуглецево-азотного циклу, випускаються з безперервним енергетичним спектром й не мають яскраво виражених характерних особливостей, що робить їх надійне виділення з сумарного спектру більш складним завданням. Борексино поки не вдалося достовірно розділити нейтрино з вуглецевого циклу від інших типів нейтрино, але, тим не менш, аналіз форми накопичених спектрів показав, що таких нейтрино досить мало. Встановлено новий експериментальний межа на кількість нейтрино від вуглецево-азотного циклу, який лише наполовину перевищує сучасні теоретичні передбачення.

Міжнародна колаборація Борексино включає в себе науково-дослідні інститути з Німеччини, Італії, Польщі, Росії, США і Франції. З російської сторони в колаборації бере участь НДЦ «Курчатовський інститут», НДІЯФ, МДУ, ОІЯД (Дубна).

STRF.ru

Залишити відповідь

Ваша e-mail адреса не оприлюднюватиметься. Обов’язкові поля позначені *