Borexino deneyi, maddeden engellenmeden geçen nötrinolar nasıl keşfedilebilir?
Güneş fizikçilerinin solace: Borexino'nun teoriye dönüşü
İtalya'da Borexino deneyini gerçekleştiren fizikçiler, güneş gibi işlev gören ana nükleer reaksiyondaki nötrinoları başarıyla tespit ettiler. Uluslararası ekip tarafından gözlemlenen nötrinoların sayısı, bilim adamlarının yıldızın içindeki koşulları anladığını gösteren teorik tahminle tutarlı.
Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley'den, deneyde yer almayan bir güneş nötrinosu uzmanı Wick Haxton, "Bu harika," dedi ve "Çok uzun zaman oldu."
Güneş her saniye 600 milyon ton hidrojeni helyuma dönüştürür ve enerjisinin% 99'u sözde proton-proton zincirinden gelir. Zamanın% 99.76'sında bu zincir oluşmaya başlar Bu sırada iki proton yeterince yakındır ve biri nötron olur, pozitronlar ve düşük enerjili nötrinolar döteryum (hidrojen-2) oluşturur. Fizikçilerin şu anda tespit ettiği bu düşük enerjili nötrinodur. Bu reaksiyon gerçekleştiğinde, iki hızlı reaksiyon daha eşlik eder: bir proton yeni oluşan döteryumu helyum-3'e dönüştürür ve çoğu durumda helyum-4 ve iki proton oluşturmak için başka bir helyum-3 çekirdeği ile birleşir.
Yanlışlıkla ölçüm
Normalde nötrinolar maddeden engellenmeden geçer ve bu nedenle tespit edilmesi zordur. Bununla birlikte, güneşin bu reaksiyonunda üretilen nötrinoları, düşük enerjileri nedeniyle bulmak son derece zordur. Massachusetts Emherst Üniversitesi'nde fizikçi ve Borexino deneyinin bir üyesi olan Andrea Pocar, "Yapmayı beklediğimiz ölçüm bu değil" dedi.
Borexino probu, deneyi kozmik ışınlardan korumak için Gran Sasso Ulusal Laboratuvarı dağlarının derinliklerinde bulunan benzen benzeri bir sıvı içeren büyük bir küredir. Nadiren, bir nötrino sıvının içindeki bir elektronla çarpışır ve geri çekilen elektron, daha sonra tespit edilebilen bir ultraviyole ışık parlaması üretir.
Pocar, phsicsworld.com'a, deneyin asıl zorluğunun sıvının kendisi olduğunu söyledi. Karbon içerir ve bir kısmı da elektronları serbest bırakan radyokarbon-14'tür. Bu sorunu en aza indirmek için bilim adamları, zahmetli karbon izotoplarının çoğu bozulmuş olacak kadar eski olan petrolden sıvıları çıkardılar.
Bu, güneş hakkında söylediğimiz teorinin doğru olduğunu doğrudan doğrular.
Andrea Pocar, Massachusetts Amherst Üniversitesi.
Standart güneş modeli, güneşin ana nükleer reaksiyonundan gelen 60 milyar nötrinonun her saniye dünyanın bir santimetrekaresinden geçtiğini tahmin ediyor; bilim adamları tarafından ölçülen gerçek nötrino akısı 66 ± 7 milyar. Pocar, "Bu, güneş hakkında söylediğimiz teorinin doğru olduğunu doğrudan doğrular." Dedi.
Nötrino deneyleri, güneş teorisine her zaman çok dostane değildir. Aslında, ilk tespit edilen güneş nötrinosu, teoriye kıyasla kusurlar gösteren bor-8'i içeren nadir bir nükleer reaksiyonla üretildi. Bu sorun, fizikçiler elektron nötrinolarının (güneş tarafından üretilen bir tür) önceki deneylerde tespit edilmeyen başka türlere dönüştürülebileceğini kanıtladığında çözüldü.
Çılgın teklif
Santa Cruz'daki California Üniversitesi'nde astronom olan Stan Woesley bu dönemi hatırladı. "Nötrinoların neden beklentileri karşılamadığını anlamak için her türlü çaresiz şey takip etti." Güneşin çekirdeğinde bir kara delik olduğuna dair çılgınca bir öneriden bahsetti. "Yıldız evrimi üzerine çalışan insanlar bize sık sık gülüyor: 'Yıldızlarımızı bile anlayamadığınızda yaptığınız her şeye nasıl inanabilirsiniz?". Borexino deneyine katılmayan Woosley, bu nedenle Yeni sonuçlar "gerçekten tatmin edici" bulundu.
Borexino deneyinin sonuçları güneş fizikçilerine biraz rahatlık getirirken, yeni bir tartışma çıktı. On yıl önce, bazı gökbilimciler güneşin düşündüğümüzden çok daha az karbon, nitrojen ve oksijene sahip olduğunu iddia etti. Neyse ki güneş enerjisinin% 1'i proton-proton zincirinden değil, karbon, nitrojen ve oksijenin hidrojenin helyuma dönüşümünü katalize ettiği bir reaksiyon olan CNO döngüsünden geliyor. Bu reaksiyonlar ayrıca nötrinolar da üretebilir ve güneşte ne kadar çok karbon, nitrojen ve oksijen olursa, daha fazla nötrino olmalıdır. Ancak CNO nötrinoları o kadar nadirdir ki, şimdiye kadar kimse onları tespit etmedi. Borexino başarılı olacak mı? "Yarım buçuk düşünüyorum." Dedi Pocar. Bilim adamları araştırma sonuçlarını Nature dergisinde yayınladılar.
Yazar: Ken Croswell
Bilginize: Xiaosheng
İlgili herhangi bir içerik ihlali varsa, silmek için lütfen 30 gün içinde yazarla iletişime geçin
Lütfen yeniden basım için yetki alın ve bütünlüğü korumaya ve kaynağı belirtmeye dikkat edin
