Ključni rezultat: Tim u SNOLAB-u (detektor SNO+) prvi put je direktno zabeležio reakciju u kojoj sunčevi neutrini pretvaraju ugljenik-13 u azot-13. Iz 231 dana posmatranja identifikovano je 60 kandidata, a statistika ukazuje na ~5,6 stvarnih transmutacija (očekivano 4,7). Ovo je prvo direktno merenje preseka za ovu niskoenergetsku reakciju i bitan doprinos nuklearnoj fizici.
Neutrino-alhemija: Sunčevi „duhovi“ prvi put pretvorili ugljenik-13 u azot-13
Neutrino Alchemy: Sun's Ghost Particles Finally Caught Transforming Atoms
Hiljade metara ispod površine Zemlje, u kanadskom opservatorijumu SNOLAB, naučnici su po prvi put direktno zabeležili kako sunčevi neutrini transformišu jezgro ugljenika-13 u azot-13. Ovaj redak proces, otkriven u detektoru SNO+, predstavlja prvo direktno merenje preseka za ovu niskoenergetsku nuklearnu reakciju.
YouTube Thumbnail
Detekcija u SNO+
Tim predvođen Gulliverom Miltonom (Univerzitet Oksford) analizirao je podatke prikupljene između 4. maja 2022. i 29. juna 2023. godine. Na dubini od oko 2 kilometra (1,24 milje), tečna scintilatorska zapremina detektora koristi prirodnu prisutnost izotopa ugljenika-13 da bi registrovala retke neutrino-interakcije bez smetnji sa kosmičkim zracima.
The outside of the SNO+ detector vessel. (SNOLAB)
Kako izgleda proces
Kada elektronski neutrino iz Sunca udari u jezgro ugljenika-13, slaba interakcija pretvara jedan neutron u proton i emituje elektron. Jezgro se tako menja iz ugljenika u azot-13. Nastali azot-13 je nestabilan i raspada se za otprilike 10 minuta emitovanjem pozitrona (anti-elektrona). Takav događaj daje karakterističnu odloženu koincidenciju — prvo svetlosni signal od elektrona, a zatim signal od pozitrona nakon ~10 minuta — što predstavlja jasan potpis ove reakcije.
The event display in the SNOLAB control room. (SNOLAB)
Rezultati i značaj
Iz 231 dana posmatranja identificirano je 60 kandidatskih događaja. Statistička analiza dala je procenu od oko 5,6 neutrino-vođenih transmutacija, što je blizu očekivanih 4,7 događaja prema teorijskim predviđanjima. Ovakvo merenje potvrđuje teorijske modele nuklearnih preseka pri niskim energijama i daje vredne podatke za buduće studije u nuklearnoj i čestičnoj fizici.
Subscribe to ScienceAlert's free fact-checked newsletter
„Ovo otkriće koristi prirodnu zastupljenost ugljenika-13 u tečnom scintilatoru eksperimenta da bi izmerilo specifičnu, retku interakciju“, navodi Christine Kraus iz SNOLAB-a. „Po našem saznanju, ovo predstavlja opažanje neutrino-interakcija na jezgri ugljenika-13 pri najnižim energijama do sada i prvo direktno merenje preseka za ovu reakciju u osnovnom stanju azota-13.“
Kako ističe Milton, „uprkos retkosti izotopa ugljenika-13, uspeli smo da uočimo njegovu interakciju sa neutrinima koji su rođeni u jezgru Sunca i putovali ogromne razdaljine do našeg detektora.“ Steven Biller (Univerzitet Oksford) dodaje da ovakvi podaci omogućavaju korišćenje sunčevih neutrina kao "testnog snopa" za proučavanje drugih retkih nuklearnih procesa.
Rad je objavljen u časopisu Physical Review Letters i predstavlja važnu prekretnicu u preciznom merenju niskoenergetskih neutrino-interakcija.
Pomozite nam da budemo bolji.
