Oxford: ученые Канады обнаружили на Солнце невероятно редкую ядерную реакцию

Международная команда физиков, сотрудничающая с нейтринной обсерваторией SNO+, расположенной в шахтерском поселке Садбери, Канада, достигла важного научного достижения. На глубине двух километров под поверхностью Земли, в условиях экстремально низкого фонового излучения, детектор SNO+ зафиксировал следы редких солнечных нейтрино, возникающих в результате β⁺-распада изотопа бора-8 в ядре Солнца. Данное открытие предоставляет прямое подтверждение одной из термоядерных реакций, происходящих в центральной области звезды, что имеет фундаментальное значение для астрофизики и ядерной физики.

С мая 2022 года по июнь 2023 года детектор SNO+ зарегистрировал около пяти взаимодействий высокоэнергетических "борных" нейтрино, что полностью согласуется с теоретическими предсказаниями. Нейтрино, обладающие крайне слабым взаимодействием с веществом, формируются в результате ядерных реакций, включая протон-протонный цикл и цикл CNO, протекающие в ядре Солнца. Эти частицы беспрепятственно проходят через космическое пространство и земную кору, представляя собой уникальный инструмент для исследования внутренних процессов звезд.

В середине XX века были идентифицированы три типа нейтрино: электрон-нейтрино (νₑ), мюон-нейтрино (νμ) и тау-нейтрино (ντ). Эти нейтрино могут подвергаться осцилляциям, переходя из одного типа в другой в процессе своего движения к детектору, что обусловлено их малой массой и высокой проникающей способностью. "Борные" нейтрино, образующиеся в результате реакции p + 7Be → 8B + γ, представляют особый интерес для научных исследований, поскольку они обладают более высокой энергией по сравнению с большинством других солнечных нейтрино. Это требует использования высокочувствительных детекторов, способных фиксировать такие редкие взаимодействия.

Обсерватория SNO+, введенная в эксплуатацию в 2017 году, является модернизацией предыдущей установки SNO. SNO+ представляет собой гигантскую сферу, заполненную 780 тоннами сверхчистого жидкого сцинтиллятора, погруженную в объем воды, который служит для дополнительной защиты от фонового излучения. Данная конфигурация обеспечивает высокую чувствительность детектора к нейтрино различных типов и энергий. Полученные данные не только подтверждают протекание редкой ядерной реакции в ядре Солнца, но и способствуют более точному определению его внутренней температуры и химического состава, что имеет ключевое значение для понимания эволюции звезд и их роли в эволюции галактик.