Kolaborasi Borexino Mendeteksi pep Neutrinos

Pin
Send
Share
Send

Fisika neutrino surya telah mereda selama dekade terakhir. Meskipun sulit dideteksi, mereka menyediakan probe paling langsung dari inti Solar. Setelah para astronom belajar untuk mendeteksi mereka dan memecahkan masalah Solar neutrino, mereka dapat mengkonfirmasi pemahaman mereka tentang reaksi nuklir utama yang menggerakkan matahari, reaksi proton-proton (pp). Tetapi sekarang, para astronom untuk pertama kalinya, mendeteksi neutrino dari reaksi nuklir lain yang jauh lebih jarang, yaitu reaksi proton-elektron-proton (pep).

Pada waktu tertentu, beberapa proses fusi terpisah mengubah hidrogen Matahari menjadi helium, menciptakan energi sebagai produk sampingan. Reaksi utama membutuhkan pembentukan deuterium (hidrogen dengan neutron ekstra di dalam nukleus) sebagai langkah pertama dalam serangkaian peristiwa yang mengarah pada penciptaan helium yang stabil. Ini biasanya terjadi dengan perpaduan dua proton yang mengeluarkan positron, neutrino, dan foton. Namun, fisikawan nuklir memprediksi metode alternatif untuk menciptakan deuterium yang diperlukan. Di dalamnya, proton dan elektron berfusi pertama, membentuk neutron dan neutrino, dan kemudian mereka bergabung dengan proton kedua. Berdasarkan model surya, mereka memperkirakan bahwa hanya 0,23% dari semua Deuterium akan dibuat oleh proses ini. Mengingat sifat neutrino yang sudah sulit dipahami, laju produksi yang berkurang telah membuat neutrino ini semakin sulit dideteksi.

Walaupun mereka mungkin sulit dideteksi, pep neutrino mudah dibedakan dari yang dibuat oleh reaksi pp. Perbedaan utama adalah energi yang mereka bawa. Neutrino dari reaksi pp memiliki kisaran energi hingga maksimum 0,42 MeV, sedangkan pep neutrino membawa 1,44 MeV yang sangat dipilih.

Namun, untuk memilih neutrino ini, tim harus hati-hati membersihkan data sinyal dari serangan sinar kosmik yang menciptakan muon yang kemudian dapat berinteraksi dengan karbon di dalam detektor untuk menghasilkan neutrino dengan energi serupa yang mungkin membuat false positive. Selain itu, proses ini juga akan membuat neutron gratis. Untuk menghilangkan ini, tim menolak semua sinyal neutrino yang terjadi dalam waktu singkat dari deteksi neutron bebas. Secara keseluruhan, ini menunjukkan bahwa detektor menerima 4.300 muon melewatinya per hari, yang akan menghasilkan 27 neutron per 100 ton cairan detektor, dan juga 27 positif palsu.

Menghapus deteksi ini, tim masih menemukan sinyal neutrino dengan energi yang sesuai dan menggunakan ini untuk memperkirakan jumlah total neutrino yang mengalir melalui setiap sentimeter persegi menjadi sekitar 1,6 miliar, per detik, yang mereka catat sesuai dengan prediksi yang dibuat oleh model standar yang digunakan untuk menggambarkan cara kerja interior Matahari.

Selain mengkonfirmasi lebih lanjut para astronom tentang proses yang memberi daya pada Matahari, temuan ini juga menempatkan kendala pada proses fusi lain, Siklus CNO. Meskipun proses ini diperkirakan kecil di Matahari (hanya membuat ~ 2% dari semua helium yang dihasilkan), proses ini diharapkan lebih efisien dalam bintang yang lebih panas dan lebih masif, serta mendominasi bintang dengan massa 50% lebih banyak daripada Matahari. Lebih memahami batas-batas proses ini akan membantu para astronom untuk mengklarifikasi bagaimana bintang-bintang itu bekerja juga.

Pin
Send
Share
Send