Naukowcy odsłonili „duszę” słońca, obserwując cząstki pod ziemią

W górskim podziemiu naukowcy byli w stanie po raz pierwszy zaobserwować jądro Słońca poprzez emisję neutrin, śliskie cząstki elementarne, które pokazują, że nasza gwiazda będzie świecić jeszcze przez co najmniej 100 000 lat.

„Jeśli to prawda, że ​​oczy są zwierciadłem duszy, to dzięki tym neutrinom widzimy nie tylko twarz słońca, ale także jego jądro. Możemy dostrzec duszę słońca”, oznajmił fizyk Andrea Pocar z University of Massachusetts., w Amherst (północno-wschodnie Stany Zjednoczone), który brał udział w tym odkryciu dokonanym dzięki wykrywaczowi Borexino. Detektor jest zakopany pod 1400 metrów skały w laboratorium Gran Sasso w środkowych Włoszech.

Energia słoneczna pochodzi z 99% fuzji jąder wodoru w sercu gwiazdy. Ta reakcja przekształca protony (cząstki naładowane dodatnio) w jądro deuteru (formę wodoru) i uwalnia, między innymi, neutrino o niskiej energii zwane „neutrino pp” („proton-proton”) - podsumował Centrum Francuski Narodowy Instytut Badawczy (CNRS), który również brał udział w eksperymencie.

Neutrina, pozbawione ładunku elektrycznego i bardzo niewrażliwe na grawitację, rzadko wchodzą w interakcje z atomami i tym samym przechodzą przez materię, prawie bez konsekwencji.

Te cechy pozwalają „neutrina pp” wytwarzanym przez jądro słoneczne na przejście przez plazmę słoneczną w ciągu kilku sekund i dotarcie do Ziemi zaledwie osiem minut później z prędkością zbliżoną do prędkości światła. Jest to masywne, ale bezbolesne bombardowanie naszej planety z prędkością dziesiątek tysięcy cząstek na centymetr kwadratowy na sekundę.

I odwrotnie, energia wytworzona przez tę reakcję jest przenoszona w postaci fotonów i zajmie „sto lub dwieście tysięcy lat przejście przez gęstą materię Słońca”, zanim dotrze do jej powierzchni, a następnie na Ziemię, wyjaśnił CNRS.

Bezpośredni świadkowie

Neutrina obserwowane w eksperymencie Borexino są faktycznie „bezpośrednimi świadkami tego, co dzieje się obecnie w sercu gwiazdy, podczas gdy jej energia nas ogrzewa” w postaci promieni świetlnych, które zostały wyprodukowane dziesiątki tysięcy lat temu.

„Porównując te dwa rodzaje energii emitowanej przez Słońce, otrzymujemy informacje o ich bilansie termodynamicznym w okresie około 100 000 lat”, powiedziała Andrea Pocar.

Wyniki pokazują, że aktywność Słońca prawie się od tego czasu nie zmieniła i „potwierdzają, że nasza gwiazda będzie działała analogicznie przez co najmniej kolejne 100 000 lat”, kontynuuje CNRS.

Informacje te można uzyskać dzięki eksperymentowi Borexino, w którym setka naukowców z całego świata przebywa w tunelu wykopanym pod Apeninami. Jego skały absorbują promienie kosmiczne, które trwale bombardują Ziemię i mogą sfałszować pomiary.

W tym miejscu, w 14-metrowej kuli ze stali nierdzewnej, która z kolei jest chroniona przez ogromny zbiornik na wodę, wykrywacz może wychwycić śliskie neutrina słońca w najbardziej odizolowanym otoczeniu interakcji świata zewnętrznego.

Aby to osiągnąć, Borexino używa „iskry organicznej” wypełnionej ciekłym węglowodorem powstałej z „naprawdę bardzo, bardzo starego oleju” sprzed kilku milionów lat, dodał Andrea Pocar. „Używamy go do eliminacji wszelkiego możliwego węgla”, ponieważ ta naturalnie radioaktywna forma węgla, która zanika z czasem, „pokrywa sygnały neutrin, które chcemy wykryć”.

Według CNRS ultraczysta ciecz wewnątrz detektora zawiera radioaktywność dziesięć miliardów razy większą niż szklanka wody. Są to „unikalne cechy”, które pozwalają nam obserwować „prawie w czasie rzeczywistym” przepływy neutrin uwalniane przez słońce.

Poprzez podsumowanie