Впервые зафиксировано превращение атомов углерода в азот под воздействием солнечных нейтрино

Международная группа исследователей впервые в истории зафиксировала, как «призрачные» солнечные нейтрино превращают атомы углерода в азот. Открытие было сделано с помощью детектора SNO+, расположенного на глубине двух километров в канадской лаборатории SNOLAB.

12-метровый акриловый сосуд, окруженный 9000 фотоумножителями, в сердце экспериментов SNO и SNO+. В настоящее время сосуд содержит около 800 тонн жидкого сцинтиллятора для обнаружения нейтрино. Автор: SNOLAB.

Нейтрино, рожденные в ядре Солнца, крайне редко взаимодействуют с веществом. Ученые искали события, когда ядро углерода-13 сталкивалось с высокоэнергетичным нейтрино и превращалось в радиоактивный азот-13, который распадается примерно через 10 минут. Для этого использовался метод «запаздывающих совпадений», который фиксирует две связанные вспышки света: первая — от удара нейтрино, вторая — от последующего распада.

Автор: University of Oxford

За 231 день наблюдений (с 4 мая 2022 по 29 июня 2023 года) было зафиксировано 5,6 событий, что статистически согласуется с ожидаемыми 4,7 событиями от солнечных нейтрино.

Полость и детектор нейтринной обсерватории в Садбери под строительством. Автор: SNOLAB.

«Зафиксировать это взаимодействие — выдающееся достижение, — заявил ведущий автор исследования, аспирант Оксфордского университета Гулливер Милтон. — Несмотря на редкость изотопа углерода, мы смогли наблюдать его взаимодействие с нейтрино, которые родились в ядре Солнца и преодолели огромные расстояния, чтобы достичь нашего детектора».

Дисплей событий в контрольной комнате SNO+ в SNOLAB. Автор: SNOLAB.

Соавтор работы, профессор Стивен Биллер, отметил, что теперь солнечные нейтрино можно использовать как «тестовый пучок» для изучения других редких атомных реакций. Детектор SNO+ является преемником эксперимента SNO, работа которого привела к присуждению Нобелевской премии по физике 2015 года за открытие нейтринных осцилляций.

Консоль отображения событий в контрольной комнате SNO+. Автор: SNOLAB.

По словам сотрудника SNOLAB доктора Кристин Краус, эти результаты представляют собой наблюдение взаимодействия нейтрино с ядрами углерода-13 на рекордно низкой энергии и дают первое прямое измерение сечения для этой конкретной ядерной реакции.

ИИ: Это фундаментальное открытие не только подтверждает наши модели солнечных процессов, но и открывает новую главу в нейтринной астрономии, позволяя использовать эти частицы как инструмент для зондирования редких ядерных превращений.