Редкая ядерная реакция

Канадские исследователи, работающие в обсерватории SNO+, достигли значительных успехов в области астрофизики и ядерной физики благодаря серии экспериментов с детектором SNO+. Этот высокочувствительный детектор, расположенный на глубине около двух километров в шахте SNOLAB, минимизирует фоновые шумы и фиксирует сигналы от солнечных нейтрино низкой энергии, возникающие в результате β⁺-распада бора-8 (¹¹B → ¹¹C + e⁺ + νₑ). Данное открытие подтверждает существование ключевого ядерного цикла в ядре Солнца — протон-протонного цикла (p-p cycle), который является основным источником энергии для звезд малой и средней массы. Полученные результаты имеют фундаментальное значение для понимания физических процессов, происходящих в недрах звезд, и их влияния на эволюцию галактик.

В период с мая 2022 года по июнь 2023 года детектор SNO+ зарегистрировал пять взаимодействий высокоэнергетических нейтрино, возникающих в рамках протон-бериллиевого цикла (p + ⁷Be → ⁸B + γ). Эти данные полностью соответствуют теоретическим предсказаниям, что подтверждает их достоверность и надежность. Нейтрино низкой энергии, генерируемые в результате p-p и CNO-циклов (¹³N + p → ¹⁴C + e⁺ + νₑ) в солнечном ядре, обладают крайне низкой вероятностью взаимодействия с веществом, что позволяет им беспрепятственно проникать через космическое пространство и земную кору. Эта особенность делает нейтрино уникальным инструментом для изучения внутренних процессов звезд.

В середине XX века были экспериментально установлены три типа нейтрино: электронное (νₑ), мюонное (νμ) и тау-нейтрино (ντ). Эти элементарные частицы могут трансформироваться в процессе движения к детектору из-за их малой массы и высокой проникающей способности. Данный феномен, известный как нейтринные осцилляции, является фундаментальным аспектом физики элементарных частиц и требует высокочувствительных детекторов, таких как SNO+, для его изучения. Особое внимание уделяется измерению солнечных нейтрино, генерируемых в реакции p + ⁷Be → ⁸B + γ, что требует использования специализированных методов и технологий.

Обсерватория SNO+, введенная в эксплуатацию в 2017 году, представляет собой существенно усовершенствованную версию предыдущей установки SNO. Она состоит из гигантской сферической структуры, заполненной 780 тоннами сверхчистого жидкого сцинтиллятора, размещенной в водном резервуаре для дополнительного снижения фонового излучения. Такая конфигурация позволяет детектору обладать высокой чувствительностью к нейтрино различных типов и энергий, что делает его незаменимым инструментом для комплексных исследований в областях астрофизики и физики элементарных частиц. Полученные результаты экспериментов подтверждают существование редкой ядерной реакции в ядре Солнца, а также способствуют более точной оценке внутренней температуры и химического состава звезды. Эти данные имеют ключевое значение для понимания эволюции звезд и их роли в формировании галактик, а также открывают новые перспективы для дальнейших исследований в области астрофизики, пишет progorodsamara.ru.