Borexino виявляє сонячні протон-протонні нейтрино

Підземний нейтрино-детектор виявляються частинки, що виробляються під час злиття двох протонів у серці Сонця. Глибоко в її нуклеї, пари протонів об'єднуються і утворюють важче атомів, випромінюючи загадкові частинки, що називаються нейтриносом в процесі. Ці реакції повинні бути першим кроком в схемі, яка відповідає за 99 відсотків енергії, що випромінюється Сонце, але до теперішнього часу вчені не мали доказів. Фізіологи вперше половили елюзивні нейтриноси, що виробляються під час основної реакції протонної настій на сонці.



Земля повинна бути потоплена в такому нейтриносі. Розрахунок показують, що 420 мільярдів частинок за секунду літати через кожен квадратний дюйм нашої планети, і поки вони просто неможливо знайти. Нейтринос практично ніколи не взаємодіє з звичайною речовиною, літаючи через порожні місця між атомами в наших органах і звичайною речовиною. Але іноді вони співають з атомом і вибивають електронів, створюючи швидке спалах світла видимих для чутливих детекторів.

Це те, як нейтрино були виявлені під час експерименту Борексіно на Національній лабораторії Гран-Сассо в Італії. Це виявлення так званих протон-протонних нейтриносів, утворених під час злиття двох протонів на сонці.

«Не сумнівайтеся про своє існування, але важко для маленької групи будувати чутливий детектор, який може виявити низькоенергетичні нейтриноси в режимі реального часу», – каже Вік Гукстон, фізико-фізичний інститут в Університеті Каліфорнія, Берклі, який не брав участі в експерименті. Борексіно вдалося зробити це під час тривалої кампанії для вивчення та усунення фонових подій.

Borexino використовує ват з рідким сцинтилятором, матеріал, який випромінює світло при збудженні. У великій сфері близько 1000 тонн води закопують 1,4 кілометри під землею. Цей захист повинен зупинити все, але нейтрино, в тому числі фонове випромінювання, яке може імітувати бажаний сигнал.

«На жаль, це не достатньо для протон-протону неутріно», - розповідає Андреа Покар Університету Массачусетса, члена колаборації Борексіно та провідного автора статті опубліковано 28 серпня в журналі Nature.

Деякі фонові забруднювачі не можуть бути показані, оскільки вони народжуються безпосередньо всередині експерименту. Основний шум створює вуглецевий-14 у самому скинтиляторі. Carbon-14 - радіоактивний ізотоп рясно на Землі. Його передбачуваний час розпаду допомагає археологам визначити вік старовинних зразків. Коли карбон-14 розпадів він випромінює електрон, створюючи спалах дуже схожий на pp-neutrino. Фізіологи повинні відрізнити знеболення від неутріно. Команда «Борексіно» здійснила скасування всіх сигналів протягом декількох років і надійшло через справжній неутріно сигнал.



Відкриття сонячного pp-neutrino буде заохоченим підтвердженням базових теоретичних моделей фізико-математичних характеристик Сонця. Попередні експерименти знайшли високоенергетичні нейтриноси, створені на пізніх стадіях процесу синтезу, що включає в себе розпад боронових атомів. Але нижчоенергетика СС-нейтрино були надзвичайно складними для виявлення. Їхня детекція завершує картину сонячного ланцюга, а також зміцнює плани для наступного покоління наземних нейтрино експериментів.

Особливою таємницею цих частинок є те, що вони приходять в трьох варіантах – електрон, муон і тау неутрінос – і мають дивовижну можливість змінити зовнішній вигляд, або «оцилат». Всі сонячні нейтриноси повинні народжуватися як електрон neutrinos. Але за часом вони досягають Землі, невелика дроба з них вже перетворилася в мусон і туу неутрінос.

Кожен нейтрино аромат має різну масу, хоча фізики ще не знають, що це таке, ця маса. Визначення маси і порядку трьох ароматів є основною метою неутріно експериментів. Відмінності між масами неутріно-ароматичних ароматів є великим чинником, що визначає, як неутрінос коливання.

Якщо неутріно проходить через матерію, взаємодія з ним також змінює рівень коливань. Осади високоенергетичного нейтриносу, як це виявилося, значно змінюючи матерію – відповідно, тільки деякі з них виживають як електрон нейтрино, час вони досягають Землі.

Супер-Каміоканде відкривають це явище десятки років тому, задокументувавши розпад високоенергетичного сонячного коронного нейтрино. Результати експерименту «Борексіно» підтверджують ефект: найбільш низькоенергетичні нейтриности зберігають смак частіше, ніж високоенергетичні нейтрино.

Нові експерименти, такі як довга база Нейтрино Експеримент (LBNE) з лабораторії акселераторів Фермі, заплановані на 2022. Вони навчать коливання нейтрино, що проходить через матерію. Замість використання сонячного нейтриносу, цей проект створить потужні бали нейтриносу при акселераторах частинок і вивчає їх поведінку, як вони проходять через матерію.

Вирішення неутріно-масової таємниці, в свою чергу, може вказувати на більш глибоку теорію фізики частинок, більш глибоке, ніж стандартна модель, яка не враховує неутріно маси. Успіхи Борексіно показують, що ми маємо достатньо потужних детекторів, які можуть захопити і аналізувати нейтрино.



Джерело:hi-news.ru

Джерело: /users/1617