Naukowcy z Instytutu Fizyki Uniwersytetu Jagiellońskiego (IF UJ) - uczestniczący w eksperymencie BOREXINO realizowanym w laboratorium podziemnym w Gran Sasso wraz z badaczami z Europy i Stanów Zjednoczonych - dodali ostatnie brakujące ogniwo wiedzy dotyczącej łańcucha spalania wodoru w Słońcu, mierząc po raz pierwszy słaby strumień neutrin CNO z jądra gwiazdy. Potwierdza to ostatecznie znaną od wielu lat teorię o źródle energii naszej najbliższej gwiazdy.
Zgodnie ze znaną hipotezą Hansa Bethego z 1939 roku energia słoneczna produkowana jest w reakcji spalania wodoru w hel. Zakłada ona, że 4 protony łączą się w jądro helu, uwalniane są 2 neutrina (najlżejsze znane cząstki elementarne), 2 elektrony oraz bardzo dużo energii. Reakcja ta może przebiegać w tzw. cyklu p-p lub CNO, z którymi stowarzyszone są odpowiednie neutrina typu pp i CNO.
Detektor BOREXINO dostarczył już wcześniej pełnej informacji o fundamentalnym dla Słońca cyklu p-p, w którym generowane jest 99 proc. energii. Ostatnim brakującym elementem było potwierdzenie występowania cyklu CNO, który odpowiada tylko za około 1 proc. energii słonecznej, ale może być dominujący dla cięższych gwiazd. Z tego powodu rejestracja neutrin typu CNO jest niezwykle ważna.
- Przy użyciu jednego detektora o niespotykanej radio-czystości eksperyment BOREXINO w pełni potwierdził teorię o jądrowym źródle energii gwiazdy, identyfikując dwa oddzielne cykle. To ostatnie osiągnięcie jest kamieniem milowym w 25-letniej historii, ciągle zbierającego dane eksperymentu, który ma być zakończony w przyszłym roku. Niezwykłym zbiorowym wysiłkiem udało nam się wyodrębnić z morza tła słaby sygnał od neutrin CNO - mówią badacze IF UJ dr hab. Grzegorz Zuzel, prof. UJ, autor wieloletnich, krytycznych dla eksperymentu BOREXINO badań oraz dr Marcin Misiaszek kierujący pracami międzynarodowych grup opracowujących dane.
Oprócz potwierdzenia teorii o jądrowym źródle energii gwiazd detekcja neutrin z cyklu CNO może rzucić światło na strukturę jądra słonecznego, w szczególności na zawartość pierwiastków nazywanych przez astrofizyków metalami (cięższymi od wodoru i helu). Strumienie neutrin rejestrowane przez detektor BOREXINO są zasadniczo zgodne z przewidywaniami standardowego modelu Słońca, w którym jego jądro ma podobną „metaliczność” jak jego powierzchnia. Jednak nowsze badania atmosfery tej gwiazdy kwestionują to założenie i sugerują, że metaliczność jest niższa. Wyniki pomiarów strumienia neutrin CNO wskazują jako poprawną wyższą metaliczność.
Najnowsze wyniki badań zostały już opisane w prestiżowych czasopismach "arXiv" i "Science News".
