Alrededor del 99 por ciento de la energía del Sol emitida como neutrinos se produce a través de secuencias de reacción nuclear iniciadas por la fusión protón-protón pp en la que el hidrógeno se convierte en helio, dicen científicos, entre ellos el físico Andrea Pocar de la Universidad de Massachusetts Amherst. Hoy en día ellosinforme nuevos resultados de Borexino, uno de los detectores de neutrinos más sensibles del planeta, ubicado en las profundidades de las montañas de los Apeninos de Italia.
"Los neutrinos emitidos por esta cadena representan una herramienta única para la física solar y de neutrinos", explican. Su nuevo artículo en Naturaleza informa sobre "el primer estudio completo de todos los componentes de la cadena pp realizado por Borexino". Estos componentes incluyen no solo los pp neutrinos, sino otros llamados Berilio-7 7Be, pep y Boron-8 8Bneutrinos. La reacción de fusión pp de dos protones para producir deuterón, núcleos de deuterio, es el primer paso de una secuencia de reacción responsable de aproximadamente el 99 por ciento de la producción de energía del Sol, dice Pocar.
Agrega: "Lo que hay de nuevo hoy es incremental, no es un salto, pero es la culminación de más de 10 años de toma de datos con el experimento para mostrar el espectro completo de energía del Sol a la vez. Nuestros resultados reducen la incertidumbre, que quizás no sea llamativo, pero es un tipo de avance que a menudo no se reconoce lo suficiente en la ciencia. El valor es que las mediciones se vuelven más precisas porque con más datos y gracias al trabajo de jóvenes físicos dedicados, tenemos una mejor comprensión de lo experimentalaparato."
"Borexino ofrece la mejor medición jamás realizada para los neutrinos pp, 7Be y pep", agrega. "Otros experimentos miden los neutrinos 8B con mayor precisión, pero nuestra medición, con un umbral más bajo, es consistente con ellos".
Además, "Una vez que tenga datos más precisos, puede retroalimentarlos en el modelo de cómo se comporta el Sol, entonces el modelo se puede refinar aún más. Todo lleva a comprender mejor al Sol. Los neutrinos nos han dicho cómoel Sol está ardiendo y, a su vez, nos ha proporcionado una fuente única para estudiar cómo se comportan los neutrinos. Borexino, programado para funcionar durante otros dos o tres años, ha fortalecido nuestra comprensión del Sol muy profundamente ".
Para estudios anteriores de neutrinos pp, 7B, pep y 8B, el equipo se había centrado en cada uno por separado en análisis específicos de los datos recopilados en ventanas de energía restringidas, "como tratar de caracterizar un bosque tomando una foto de cada unotipos individuales de árboles ", señala Pocar." Varias imágenes le dan una idea de un bosque, pero no es lo mismo que la foto de todo el bosque ".
"Lo que hemos hecho ahora es tomar una sola foto que refleje todo el bosque, todo el espectro de todos los diferentes neutrinos en uno. En lugar de acercarnos para mirar pequeñas piezas, lo vemos todo de una vez. Entendemos nuestroDetector tan bien ahora, estamos cómodos y confiamos en que nuestro único disparo es válido para todo el espectro de energías de neutrinos ".
Los neutrinos solares salen de la estrella en el centro de nuestro sistema a casi la velocidad de la luz, hasta 420 mil millones golpean cada pulgada cuadrada de la superficie de la Tierra por segundo. Pero debido a que solo interactúan a través de la fuerza nuclear débil, pasana través de la materia prácticamente no se ve afectada, lo que los hace muy difíciles de detectar y distinguir de las trazas de desintegración nuclear de materiales ordinarios, dice Pocar.
El instrumento Borexino detecta neutrinos a medida que interactúan con los electrones de un centelleador líquido orgánico ultra puro en el centro de una gran esfera rodeada por 1,000 toneladas de agua. Su gran profundidad y muchas capas protectoras similares a la cebolla mantienen el núcleo como elLa mayoría del medio libre de radiación en el planeta. Es el único detector en la Tierra capaz de observar el espectro completo de neutrinos solares simultáneamente, lo que ahora se ha logrado, señala.
El físico de UMass Amherst, un investigador principal en un equipo de más de 100 científicos, está particularmente interesado en centrarse ahora en medir otro tipo de neutrino solar conocido como neutrinos CNO, que espera sea útil para abordar un importantepregunta abierta en física estelar, que es la metalicidad, o contenido de metal, del Sol.
"Hay dos modelos que predicen diferentes niveles de elementos más pesados que el helio, que para los astrónomos es un metal en el Sol; una metalicidad más ligera y un modelo más pesado", señala. Los neutrinos CNO se emiten en una secuencia de reacción de fusión cíclicadiferente de la cadena pp y subdominante en el Sol, pero se cree que es la principal fuente de energía para las estrellas más pesadas. El flujo de neutrinos solares CNO se ve muy afectado por la metalicidad solar.
Pocar dice: "Nuestros datos posiblemente muestran una ligera preferencia por la gran metalicidad, por lo que lo analizaremos porque los neutrinos del Sol, especialmente la CNO, pueden ayudarnos a desenredar esto".
Borexino es una colaboración internacional financiada por la National Science Foundation en los Estados Unidos, el Instituto Nacional de Física Nuclear de Italia que administra los laboratorios Gran Sasso y las agencias de financiación en Alemania, Rusia y Polonia.
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Materiales proporcionado por Universidad de Massachusetts en Amherst . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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