U pravom tehničkom podvigu fizičari su uspeli da registruju dugo tražene neutrine niske energije koji struje sa Sunca. Otkriće je potvrda ispravnosti pretpostavke o jednom od mogućih procesa u ciklusima fuzije koji daju energiju zvezdi, ističe Cristiano Galbiati, fizičar sa Princeton University i član velikog internacionalnog tima u izveštaju u Feb. 3 Physical Review Letters.

Slika: Borexino detektor smešten je u čeličnoj sferi prečnika 18 m. Detektor je potvrdio postojanje neutrina koje je Sunce proizvelo u relativno ređoj termonuklearnoj reakciji poznatoj kao pep reakcija. LNGS/INFN

Ovi neutrini rezultiraju u reakciji dva protona i jednog elektrona u procesu nastajanja deuterijuma, oblika teškog vodonika koji pospešuje proces fuzije na Suncu. Približno u jednom od 400 atoma deuterijuma dolazi do proton-elektron-proton, ili pep, reakcije na Suncu.

Oblike fuzije u Sunčevom jezgru naučnici proučavaju detektujući čestice koje nastaju u njegovim termonuklearnim procesima, naročito neutrine koji struje kroz Zemlju u velikom broju a da pri tom ne reaguju sa materijom. Da bi izdvojili teško uhvatljive neutrine sa Sunca od drugih iz svemira, naučnici grade detektore ispod zemlje.

Godine 2007., pod vodstvom Italijana, oformljen je međunarodni tim stručnjaka, koji u Gran Sasso Nacionalnoj laboratoriji, smeštenoj u planini u centralnoj Italiji, započinje eksperiment fizike čestica pod nazivom Borexino. Njihov detektor sastoji se od ogromnog kontejnera tečnosti koja u reakciji sa neutrinom izbacuje malu iskru.

Naučnici su očekivali da će moći da detektuju neutrine od mnogo učestalije visokoenergetske proton-proton, ili pp, reakcije. Ali, kada su započinjali eksperiment, nisu očekivali pep neutrine. "Znali smo da je to u suštini moguće, ali prepreke su bile ogromne", kaže Frank Calaprice, član tima iz Princetona.

Na primer, iako je detektor smešten duboko pod zemljom da bi se zaštitio od zalutalih čestica, neki kosmički zraci ipak uspevaju da se probiju kroz planinu i poremete eksperiment. Tada proizvedu radioaktivni ugljenik-11, koji dovodi do energetskog nivoa u detektoru jednakom onom očekivanom za pep neutrine. Galbiati ističe da su naučnici pronašli način kako da se ukloni ugljenik-11 iz analiza, što im je omogućilo da uspešno filtriraju neželjene signale u Borexino eksperimentu.

Pošto su eliminisali mogućnost pozadinskog mešanja, naučnici su mogli da uoče tačke koje izdaju prisustvo pep neutrina na očekivanoj energiji od oko 1.4 miliona elektron volti. (Poređenja radi, tipična čestica svetlosti, ili foton, ima energiju od oko 1 elektron volta.) Na 100 tona tečnosti detektora, detektovali su oko tri takva bleska svaki dan.

Borexino tehnička iskustva u čišćenju pozadinskog šuma već pomažu pri drugim eksperimentima, kao što su oni u kojima se proučavaju drugi neutrino događaji ili čak tamna materija, kaže Galbiati. "Rezultat otvara područje istraživanja za buduće Sunčeve neutrino detektore, da bi  merenja bila mnogo preciznija", kaže.

Dalja proučavanja pep neutrina trebalo bi da pomognu naučnicima da usklade svoje razumevanje procesa na Suncu, kaže fizičar Mark Chen sa Kraljevskog University u Kanadi. Njihov SNO+ detektor, u podzemnoj laboratoriji blizu Sudbury u kanadskoj provinciji Ontario, ima za cilj da poboljša merenje stope pojavljivanja pep neutrina, kao i da detektuje produkt CNO niza, drugu vrstu neutrina niske energije sa Sunca, kaže Chen.

ScienceNews Web edition : Wednesday, February 8th, 2012

Izbor i prevod T. Petrović