Как светит Солнце

Физики наконец обнаружили низкоэнергетические нейтрино, летящие из недр Солнца. Эти частицы пытались зафиксировать десятки лет, упорно повышая чувствительность установок.

Поймать нейтрино очень сложно: они не имеют заряда, а их масса в десятки миллионов раз меньше, чем у протона. С обычной материей они практически не взаимодействуют. Эти частицы рождаются в звездах и потом летят через космос, почти свободно проходя через все: планеты, межзвездный газ, нас с вами. Вот пока вы читали этот абзац, через каждый квадратный сантиметр вашего тела пролетело несколько сотен миллиардов нейтрино, а вы их и не заметили.

Но, не поймав нейтрино, сложно однозначно понять, как светит Солнце, какие реакции отвечают за работу этого термоядерного конвейера по производству энергии. Конечно, теории существуют уже давно, и косвенных доказательств множество, но прямым подтверждением стало как раз открытие низкоэнергетических нейтрино, о чем сообщил в августе журнал Nature.

Сделали это ученые на установке «Борексино» в итальянской подземной обсерватории в Гран-Сассо. Впрочем, говоря «итальянской», мы немного упрощаем. Установка международная, как и многие большие проекты. Например, в той статье в Nature, о которой идет речь, около ста авторов из разных стран мира, в том числе человек пятнадцать из российских институтов. Да и corresponding author — тот, с кем связываться по всем вопросам, — наш Олег Смирнов из Дубны, ОИЯИ.

И вот итальянцы построили «Борексино» — огромный и очень красивый улавливатель нейтрино. В центре горы в искусственной пещере сложили «матрешку»: шар из нейлона радиусом 4,25 метра заполнен 300 тоннами чистой сцинтилляционной жидкости, которая и взаимодействует с нейтрино. Вокруг шара металлическая сфера с детекторами, дальше 2400 тонн ультрачистой воды в цилиндрическом корпусе. Все это нужно для того, чтобы избавиться от радиоактивного фона. На сегодня нет менее радиоактивного места на Земле, чем в центре нейлонового шара. Только так и можно зафиксировать слабенький сигнал нейтрино. Причем не любого, а именно низкоэнергетического. Что и было сделано.

Что открыли ученые? Они зафиксировали нейтрино, рожденные в самой первой реакции термоядерного синтеза внутри Солнца. Два протона соединяются в дейтерий, тяжелый водород, при этом вылетает частица-призрак нейтрино. От того, какие параметры у этой частицы, и зависит наше понимание солнечных реакций.

Теперь мы точно знаем, что реакции внутри Солнца идут по протон-протонному циклу. А в будущем узнаем, какие есть отклонения от классической теории. Ведь нейтрино до сих пор самая загадочная частица. Ее свойства устанавливают экспериментально, и они мало зависят от остальной физики частиц. Говорят даже, что «физика нейтрино — это не новая физика, а то, что будет вслед за новой». 

Опубликовано в журнале "Кот Шрёдингера" №1 (1) октябрь 2014 г.

_{Подписаться на «Кота Шрёдингера»}