Megvannak a leg­fon­to­sabb nap­ne­ut­rí­nó­k!

Olyat találtak a Napban, amit még soha!

A Nap sűrű és forró magjában zajló folyamat részleteire derült - mi más, mint - napfény!

2014.09.02 16:07ma.hu
nyomtatásKinyomtatom
+Nagyobb betűméret-Kisebb betűméretbetűméret
Kép: NASA

Az egyik legérzékenyebb detektorral sikerült egy nemzetközi fizikuscsapatnak detektálni azokat a neutrínókat, amelyek a Nap proton-proton (pp) ciklusában keletkeznek. Az olasz Appeninekben található Gran Sasso laboratóriumban működő Borexino-kísérlet vezetője, Andrea Pocar (University of Massachusetts Amherst) magyarázata szerint a pp-ciklus az első eleme annak a reakcióláncnak, amelynek során a csillagunk által kibocsátott energia 99 százaléka termelődik - írja a Csillagászat.hu a Nature magazin cikkére hivatkozva.

Az úgynevezett szoláris neutrínók nem csak a magban zajló fúziós folyamatok eredményeként jönnek létre, de ezen folyamatok különböző elemeinek radioaktív bomlásai is szolgáltatnak ilyen elemi részecskéket, amelyek árama közel fénysebességgel hagyja el a Napot, a Föld távolságában 1 négyzetcentiméter felületen pedig minden másodpercben közel 70 milliárd halad át belőlük. Mivel csak gyenge kölcsönhatásban vesznek részt, a "közönséges" anyaggal gyakorlatilag semmilyen reakcióba nem lépnek, ezért nagyon nehezen detektálhatók, illetve különböztethetők meg a normál anyag radioaktív bomlásának termékeitől. Az új mérési eredmények alapján azonban közvetlenül tanulmányozhatják a Nap rendkívül sűrű és forró magjában zajló legnagyobb energiatermelő folyamat részleteit.

Érdekesség

Míg a csillagunk felszínéről elektromágneses hullámok formájában elinduló energiának csak nyolc percnél kicsivel több idő kell, hogy megtegye a mintegy 150 millió kilométeres távolságot bolygónkig, a Nap belsejét alkotó plazmában több tízezer év szükséges ahhoz, hogy a magban termelt energiát szállító fotonok megtegyék a fotoszféráig terjedő néhány százezer kilométert. Pocar szerint ezért a kétféle energiatranszfer - a neutrínók és az elektromágneses hullámok - összehasonlításával a Nap százezer éves időskálájú termodinamikai stabilitását tanulmányozhatjuk.

3,8 kilométer vastagságú vízrétegnyi szikla

Ez azért jó hír, mert jelenlegi tudásunk szerint a Nap magjában zajló folyamatokról csak a neutrínók megfigyelése alapján szerezhetünk információt. A pp-neutrínók akkor keletkeznek, amikor két proton deutériummá egyesül, detektálni azonban nagyon nehéz őket, energiájuk ugyanis abba a tartományba esik, ahova a természetes radioaktivitásból származó részecskéké is, amelyek így jórészt elfedik a keresett jelet.

A Borexino-kísérletben a szoláris neutrínók rendkívül nagy tisztaságú szerves folyadék elektronjaival lépnek kölcsönhatásba, amelynek tartálya egy nagy, körülbelül ezer tonna vízzel feltöltött gömb középpontjában helyezkedik el. A berendezés feletti, 3,8 kilométer vastagságú vízrétegnek megfelelő szikla és a 278 tonnányi trimetil-benzolt hagymahéjszerűen körülvevő védőrétegek gondoskodnak arról, hogy a különböző sugárzásoktól is védve legyen a detektor.

Müontól a tauig

A Borexino az egyetlen detektor, amely képes a teljes szoláris neutrínóspektrumot szimultán módon észlelni. A Napból háromféle neutrínó érkezik. A magban keletkező és onnan eltávozó úgynevezett elektron-neutrínók kifele haladva két, az úgynevezett müon- és tau-neutrínó állapot között oszcillálnak. A korábbi kísérletekkel karöltve Pocar szerint a Borexino-mérés teljes mértékben alátámasztotta ezt az elképzelést.

Belebukhattak volna

A kísérlet során a legnagyobb kihívást a háttérsugárzás pontos figyelembe vétele, illetve kontrollálása jelentette. A detektorként funkcionáló benzolszerű folyadékot több millió éves petróleumból állították elő. Erre azért volt szükség, hogy a folyadékban biztosan ne legyen mérhető mennyiségű 14-es tömegszámú radioaktív szén, mivel ennek béta-bomlása során keletkező neutrínók elnyomnák a detektálni kívánt jelet. A berendezésben a trimetil-benzol olyan tisztaságú, hogy milliárdszor milliárd atomból mindössze csak három 14-es szén. Szintén ezzel kapcsolatos probléma, hogy ha két 14-es szénatom éppen egyszerre bomlik, akkor a "pile-up" (tömegkarambol) névvel illetett esemény következik be, amelynek hatása hasonlít a pp szoláris neutrínók által okozott kölcsönhatáshoz. A kutatóknak azonban egy statisztikai eljárással sikerült ezt az adatokról leválasztani, tulajdonképpen ez tette lehetővé a pp-neutrínók közvetlen detektálását, így a Nap belsejében zajló folyamatokról alkotott elképzeléseik megerősítését is.

Kapcsolódó írások:

Figyelem! A cikkhez hozzáfűzött hozzászólások nem a ma.hu network nézeteit tükrözik. A szerkesztőség mindössze a hírek publikációjával foglalkozik, a kommenteket nem tudja befolyásolni - azok az olvasók személyes véleményét tartalmazzák.

Kérjük, kulturáltan, mások személyiségi jogainak és jó hírnevének tiszteletben tartásával kommenteljenek!

Amennyiben a Könyjelző eszköztárába szeretné felvenni az oldalt, akkor a hozzáadásnál a Könyvjelző eszköztár mappát válassza ki. A Könyvjelző eszköztárat a Nézet / Eszköztárak / Könyvjelző eszköztár menüpontban kapcsolhatja be.