Vědci poprvé zachytili neutrina ze sekundární termojaderné reakce v nitru Slunce

01. 12. 2020

Neutrina Slunce Hvězdy

Většina energie vyrobená Sluncem pochází z proton-protonového cyklu, kdy dochází ke sloučení dvou protonů a vzniká atom hélia. Zhruba jedno procento energie nicméně pochází z tzv. CNO cyklu, kdy hélium vzniká prostřednictvím katalyzátorů v podobě uhlíku, dusíku a kyslíku. Vědcům se nyní poprvé podařilo pozorovat neutrina, která pochází z CNO cyklu. Právě tyto částice, které téměř nereagují s okolním prostředím, jsou v podstatě jediným nástrojem pro přímé zkoumání nitra Slunce.

Slunce, výron koronální hmoty

Poslední den v srpnu 2012 se na Slunci objevily erupce třídy C o střední síle. Tyto erupce vyprodukovaly výron koronální hmoty, který zachytila vesmírná observatoř SDO. Některé z nabitých částic, která naše hvězda vyvrhla do sluneční soustavy zasáhly 3. září také Zemi a způsobily polární záře.

Image credit: NASA

Neutrina jsou subatomární částice, které jen velmi slabě reagují s okolní hmotou. Mají neutrální elektrický náboj a nejnižší hmotnost ze všech částic, které nějakou hmotnost mají. Se svým okolím reagují pouze skrz gravitaci a slabou jadernou sílu.

Detektory neutrin většinou využívají detekci čerenkovova záření, které vzniká při interakci neutrin a elektronů nebo jader atomů. Jsou proto umístěny hluboko pod zemí, aby byly eliminovány vnější vlivy, pouze netečná neutrina proniknou tak hluboko.

V CNO cyklu se spojí 4 protony za přítomnosti uhlíku, dusíku a kyslíku (odtud také název cyklu: Carbon, Nitrogen, Oxygen). Tyto prvky vstupují do reakce a na konci z ní opět vystupují. Na konci cyklu kromě nich vzniká ještě jádro hélia, dva pozitrony a dvě elektronová neutrina. Tento způsob termojaderné fúze byl doposud pouze teorií. Nově detekovaná neutrina však potvrzují jeho přítomnost ve Slunci.

CNO cyklus v naší hvězdě představuje pouze zlomek reakcí. Naopak je tomu u masivnějších hvězd, u těch s hmotností nad 1,3 hmotností Slunce by měl být dokonce dominantní.

Detekce se podařila v italské laboratoři Gras Sasso, která se nachází 1,4 kilometru pod Apeninami. Zde se nachází experiment Borexino, který zkoumá nízkoenergetická neutrina. Neutrinové detektory se nacházejí hluboko pod zemí, aby byly eliminovány vnější vlivy a zabránilo se detekcím nechtěných částic. Pouze neutrina proniknou takto hluboko bez interakce s okolním prostředím.