În sfârșit a fost detectată particula evazivă ce poate elucida faptul de unde se ia majoritatea energiei în univers

Neutrinii proveniți de la o reacţie de fuziune nucleară, mult timp teoretizați a fi prezenți în soare, au fost în cele din urmă detectați, confirmând procesul ce stă la baza alimentării majorității stelelor.

În cercetarea publicată recent în revista Nature, oamenii de știință au raportat că au făcut prima detectare a particulelor aproape eterice, numite neutrini, ce pot fi rămăşiţe de la fuziunea carbon-azot-oxigen din interiorul soarelui, cunoscută sub numele de ciclu CNO.

Aceasta este o descoperire marcantă, ce confirmă previziunile teoretice din anii 1930 şi este considerată una dintre cele mai mari descoperiri din fizica mileniului nou.

„Este cu adevărat o descoperire importantă pentru fizica solară şi stelară”, a spus Gioacchino Ranucci (en) de la Institutul Naţional Italian pentru Fizică Nucleară (INFIN), unul din cercetătorii proiectului încă de la începutului lui în anul 1990.

Vedeţi şi: Uimitor, cele mai detaliate imagini ale soarelui de până acum

Oamenii de ştiinţă au folosit detectorul ultrasensibil Borexino de la laboratorul de fizică a particulelor Gran Sasso al INFN din Italia centrală — cel mai mare centru de cercetare subteran din lume, situat adânc sub Munţii Apenini, la aproximativ 105 kilometri la nord-est de Roma.

Detectarea pune capăt deceniilor de studii a neutrinilor solari prin intermediul proiectului Borexino şi dezvăluie pentru prima dată principala reacţie nucleară pe care majoritatea stelelor o folosesc pentru a fuziona hidrogenul în heliu.

Vedeţi şi: Hidrogenul a fost transformat în metal, un act uimitor de alchimie

Aproape toate stelele, inclusiv soarele nostru, degajă cantităţi uriaşe de energie prin fuziunea hidrogenului în heliu — o modalitate efectivă de „ardere” a hidrogenului, cel mai simplu şi abundent element din univers şi principala sursă de combustibil din el.

În cazul soarelui, 99% din energia sa provine din fuziunea proton-proton, care poate crea beriliu, litiu şi bor, înainte de a se descompune în heliu.

Dar majoritatea stelelor din univers sunt mult mai mari decât soarele nostru: de exemplu, giganta roşie Betelgeuse este de aproximativ 20 de ori mai masivă şi de 700 de ori mai largă.

Vedeţi şi: Steaua Betelgeuse continuie să se întunece. Va exploda ea oare?

De asemenea, stelele mari sunt mult mai fierbinți, ceea ce înseamnă că sunt alimentate preponderent de fuziunea CNO, ce transformă hidrogenul în heliu printr-un ciclu interminabil de transformare a nucleilor atomici în carbon, azot şi oxigen.

Ciclu CNO este sursa predominantă de energie din univers.

Dar acest ciclu este greu de observat în soarele nostru relativ rece, deoarece lui îi revine doar 1% din energia totală produsă.

Detectorul gigant Borexino, a fost conceput pentru a detecta neutrinii eliberaţi în timpul fuziunii nucleare din nucleul soarelui.

Neutrinii nu interacționează aproape cu nimic, şi, prin urmare, sunt aproape ideali pentru studierea la distanță a reacțiilor nucleare — dar, în acelaşi timp, sunt extrem de greu de detectat, din același motiv.

Vedeţi şi: 18 Cele mai mari întrebări şi fenomene din fizică rămase nesoluționate

Trilioane de neutrini de la soare trec prin detectorul Borexino în fiecare secundă, dar el detectează doar zeci din aceștia pe zi, prin căutarea de sclipiri slabe de lumină în timp ce ei se descompun în rezervorul său întunecat de 300 de tone plin cu apă.

Ranucci a spus că, detectorul Borexino de zeci de ani face măsurări a neutrinilor proveniți de la reacția principală a lanțului proton-proton a soarelui, dar detectarea neutrinilor CNO a fost un lucru foarte dificil — deoarece, pe zi, pot fi detectați doar aproximativ șapte neutrini cu energia indicatoare a ciclului CNO.

Pentru a realiza descoperirea, în ultimii cinci ani, a fost necesar de a face detectorul din ce în ce mai sensibil, a spus el, protejându-l astfel de sursele exterioare de radiaţii.

Astfel încât, camera interioară a detectorului să devie cel mai lipsit loc de radiații de pe Pământ.

Acest rezultat, este unica dovadă directă a fuziunii CNO vreodată detectată:

„Aceasta este prima dovadă că ciclul CNO funcționează în soare şi în alte stele”, a spus Ranucci (en).

Gabriel Orebi Gann, fizician de particule la Universitatea din California, Berkeley, a numit descoperirea „o etapă majoră”.

„Această descoperire ne aduce la un pas mai aproape de înţelegerea compoziției nucleului soarelui nostru şi procesului formării stelelor grele”, a spus ea (en).

Orebi Gann este autorul unui articol în Nature în ceea ce priveşte descoperirea, dar ea nu a fost implicată în cercetare.

Neutrinii sunt produși în mod natural de reacțiile nucleare şi trec liber prin majoritatea materiei fără a o afecta, aşa că pot fi folosiți pentru a testa regiunile inaccesibile ale universului, a spus ea.

Vedeţi şi: Oamenii de știință au utilizat emisiile radio rapide pentru a găsi materia lipsă din Univers

Din această cauză, mai multe detectoare de neutrini din întreaga lume privesc în întuneric pentru a detecta prezenţa lor trecătoare, aşa ca observatorul IceCube de la Polul Sud şi detectorul Super-Kamiokande din Japonia.

Se presupune că neutrinii de la Big Bang ar putea explica unul din misterele universului, „materia întunecată” — vaste halouri invizibile în jurul stelelor şi galaxiilor.

Se estimează că materia întunecată reprezintă aproximativ 85% din întreaga materie din univers.

Orebi Gann a spus că o asimetrie între neutrini şi antiparticulele lor ar putea, de asemenea, explica lipsa aparentă de anti-materie din universul nostru şi predominarea materiei normale.

Vedeţi şi: O nouă descoperire ar putea ajuta la dezvăluirea originii universului

Cu alte cuvinte, vom putea înţelege, de ce în general există ceva aici, când, potrivit legilor fundamentale, nu trebuia să existe absolut nimic.

Neutrinii ar putea fi cheia dezlegării enigmei ce le dă bătăi de cap multe decenii oamenilor de ştiinţă.