Captan unas partículas del Sol que podrían resolver un enigma sin precedentes
Un grupo internacional de físicos ha descubierto por primera vez neutrinos solares raros que son el resultado de uno de los tipos de reacciones termonucleares que convierten el hidrógeno en helio.
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Las partículas fueron capturadas por el observatorio Borexino en los Laboratorios Nacionales del Gran Sasso, en Italia, y su profundo estudio podría ayudar a resolver el enigma de la metalicidad del Sol.
El hallazgo publicado para la conferencia virtual Neutrino 2020 sostiene la teoría de que los neutrinos solares deberían surgir del ciclo de protones y del ciclo CNO (carbono, nitrógeno-oxígeno). En el primer caso, cuatro protones de hidrógeno se fusionan para formar helio, y este ciclo representa casi toda la energía liberada por el Sol (más del 99%). El segundo escenario, que incluye a las estrellas masivas, involucra los núcleos de átomos de carbono, nitrógeno y oxígeno en una reacción termonuclear.
Our 4th and final session on Solar Neutrinos will begin with a results presentation on “First detection of solar neutrinos from CNO cycle with Borexino”. Gioacchino Ranucci of INFN Sezione di Milano brings us these results. #nu2020 @INFN_ #INFNMilano #Borexino pic.twitter.com/482E4Eg6bn
— Neutrino2020 (@nu2020_chicago) June 23, 2020
De momento, los físicos solo han encontrado neutrinos que se forman como un subproducto del ciclo de protones mientras que otras partículas continúan esquivas.
El neutrino del ciclo CNO ha sido capturado gracias a la instalación de una especie de esfera de acero llena de 280 toneladas de centelleo líquido, una sustancia capaz de emitir luz cuando es golpeada por partículas. Es así que los destellos de luz captan varios miles de fotomultiplicadores montados en la superficie interior de la esfera. Aunque decenas de miles de millones de neutrinos atraviesan un centímetro cuadrado cada segundo, solo se logran registrar unas pocas docenas de eventos de interacción neutrino-líquido dentro de la esfera cada día.
La intensidad del flujo de los neutrinos y su energía pueden utilizarse para determinar la reacción nuclear que los generó. El principal problema consistía en distinguir los neutrinos que surgían en el ciclo del CNO de las partículas que se generan por trazas de isótopos de bismuto-210 en descomposición con la formación de polonio-210. El bismuto, a su vez, surge de la descomposición de los isótopos de plomo contenidos en la superficie interior de la nave. En tanto, el polonio se filtró en el líquido y se esparció en él debido a la mezcla térmica, lo que hizo difícil cuantificar la contribución del bismuto a la señal de neutrinos.
Los científicos también instalaron pantallas especiales de aislamiento térmico para evitar que el centelleador convulsionara dentro de la esfera, y supervisaron la estabilización del líquido durante varios años. Solo después de este largo procedimiento fue posible separar las señales de neutrinos, cuyas fuentes eran tanto el bismuto como el ciclo CNO.
Los resultados del experimento concluyeron que 700 millones de ciclos de CNO pasan a través de un centímetro cuadrado de la superficie de la Tierra cada segundo. El descubrimiento de estos neutrinos ayudará a los científicos a determinar con precisión la metalicidad de la superficie del Sol, es decir, el contenido de elementos más pesados que el helio.
