Borexino Collaboration ตรวจจับ pep Neutrinos

Pin
Send
Share
Send

ฟิสิกส์นิวทริโน่ของโซล่าร์ได้เงียบลงในทศวรรษที่ผ่านมา แม้ว่าจะตรวจจับได้ยาก แต่ก็ให้โพรบแกนกลางโดยตรงที่สุด เมื่อนักดาราศาสตร์เรียนรู้ที่จะตรวจจับพวกเขาและแก้ไขปัญหาสุญญากาศนิวตริโนพวกเขาสามารถยืนยันความเข้าใจของพวกเขาเกี่ยวกับปฏิกิริยานิวเคลียร์หลักที่ให้พลังงานแก่ดวงอาทิตย์ปฏิกิริยาโปรตอน - โปรตอน (pp) แต่ตอนนี้นักดาราศาสตร์ได้ทำการตรวจพบนิวตริโนของอีกปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่หายากกว่าปฏิกิริยาของโปรตอน - อิเล็กตรอน - โปรตอน (pep) เป็นครั้งแรก

เมื่อใดก็ตามที่กระบวนการฟิวชั่นแยกหลายแห่งกำลังแปลงไฮโดรเจนของดวงอาทิตย์เป็นฮีเลียมเพื่อสร้างพลังงานเป็นผลพลอยได้ ปฏิกิริยาหลักนั้นต้องการการก่อตัวของดิวทีเรียม (ไฮโดรเจนที่มีนิวตรอนพิเศษในนิวเคลียส) เป็นขั้นตอนแรกในชุดของเหตุการณ์ที่นำไปสู่การสร้างฮีเลียมที่เสถียร โดยทั่วไปจะเกิดขึ้นจากการรวมตัวของโปรตอนสองตัวที่เปิดโพสิตรอนนิวตริโนและโฟตอน อย่างไรก็ตามนักฟิสิกส์นิวเคลียร์ได้ทำนายวิธีทางเลือกในการสร้างดิวเทอเรียมที่จำเป็น ในนั้นโปรตอนและอิเล็กตรอนจะหลอมรวมกันก่อนกลายเป็นนิวตรอนและนิวตรอนจากนั้นพวกเขาก็เข้าร่วมกับโปรตอนตัวที่สอง จากแบบจำลองพลังงานแสงอาทิตย์พวกเขาคาดการณ์ว่ากระบวนการนี้จะสร้างดิวเทอเรียมเพียง 0.23% เท่านั้น ด้วยลักษณะของนิวตริโนที่เข้าใจยากแล้วอัตราการผลิตที่ลดลงทำให้นิวตริโนแบบ pep เหล่านี้ยากต่อการตรวจจับมากขึ้น

ในขณะที่พวกมันอาจตรวจจับได้ยาก แต่ pep neutrinos นั้นแตกต่างจากที่สร้างโดยปฏิกิริยา pp ความแตกต่างที่สำคัญคือพลังงานที่พวกเขากระทำ นิวตริโนจากปฏิกิริยา pp มีช่วงพลังงานสูงสุด 0.42 MeV ในขณะที่ pep neutrinos มีค่าเลือก 1.44 MeV

อย่างไรก็ตามในการเลือกนิวตริโนเหล่านี้ทีมต้องทำความสะอาดข้อมูลสัญญาณจากการโจมตีด้วยรังสีคอสมิคซึ่งสร้างมิวออนซึ่งสามารถโต้ตอบกับคาร์บอนภายในเครื่องตรวจจับเพื่อสร้างนิวตริโนด้วยพลังงานที่คล้ายกัน นอกจากนี้กระบวนการนี้จะสร้างนิวตรอนอิสระ เพื่อกำจัดสิ่งเหล่านี้ทีมได้ปฏิเสธสัญญาณของนิวตริโนทั้งหมดที่เกิดขึ้นภายในระยะเวลาอันสั้นจากการตรวจจับนิวตรอนอิสระ โดยรวมสิ่งนี้บ่งชี้ว่าเครื่องตรวจจับได้รับ 4,300 มิวอนผ่านมันต่อวันซึ่งจะสร้าง 27 นิวตรอนต่อ 100 ตันของเครื่องตรวจจับของเหลวและในทำนองเดียวกัน 27 บวกเท็จ

ทีมยังคงพบสัญญาณของนิวตริโนที่มีพลังงานที่เหมาะสมและใช้สิ่งนี้เพื่อประเมินจำนวนนิวตริโน pep ที่ไหลผ่านทุกตารางเซนติเมตรประมาณ 1.6 พันล้านต่อวินาทีซึ่งพวกเขาทราบว่าสอดคล้องกับการคาดการณ์ โดยแบบจำลองมาตรฐานที่ใช้อธิบายการตกแต่งภายในของดวงอาทิตย์

นอกเหนือจากการยืนยันความเข้าใจของนักดาราศาสตร์ต่อกระบวนการที่ให้พลังงานแก่ดวงอาทิตย์การค้นพบนี้ยังวางข้อ จำกัด ในกระบวนการฟิวชั่นอีกอย่างหนึ่งคือวงจร CNO ในขณะที่กระบวนการนี้คาดว่าจะน้อยในดวงอาทิตย์ (สร้างฮีเลียมเพียงประมาณ 2% เท่านั้น) แต่คาดว่าจะมีประสิทธิภาพมากขึ้นในดาวฤกษ์ที่ร้อนกว่าร้อนกว่าและมีมวลมากกว่าและอยู่ในดาวฤกษ์ที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 50% การเข้าใจขอบเขตของกระบวนการนี้ดีขึ้นจะช่วยให้นักดาราศาสตร์ชี้แจงว่าดาวเหล่านั้นทำงานอย่างไร

Pin
Send
Share
Send