Новое открытие ведет физиков к пониманию превращения углерода в атомы азота
Учёные из Оксфордского университета впервые зафиксировали столкновение солнечных нейтрино с изотопом углерода-13, в результате чего образовался азот-13. Исследование, опубликованное в Physical Review Letters, позволяет глубже понять процессы внутри звезд, включая Солнце, и расширяет знания в ядерной физике.
Нейтрино, называемые «частицами-призраками», почти не взаимодействуют с материей и беспрепятственно проходят через планету и человеческое тело. Ежесекундно через людей пролетают триллионы таких частиц. Они возникают в ядерных реакциях, в том числе в ядре Солнца, и их регистрировать крайне сложно.
Эксперимент проводили в SNOLAB — лаборатории на глубине двух километров под землёй в Садбери, Канада. Подземное расположение защищает детектор от космических лучей и фонового излучения.
Сердцем обсерватории SNO+ стал акриловый контейнер диаметром 12 метров, окружённый 9000 фотоумножителями. Внутри находилось около 800 тонн жидкого сцинтиллятора, фиксирующего редкие столкновения нейтрино с атомами. Учёные отслеживали реакции нейтрино с углеродом-13, приводящие к образованию радиоактивного азота-13. Метод «отложенного совпадения» фиксировал два сигнала: первый от столкновения, второй — от распада азота. Это позволяло с высокой точностью отделять реальные события от шума.
За 231 день эксперимента зарегистрировали 5,6 событий, что согласуется с прогнозируемыми 4,7 реакциями.
Нейтрино играют ключевую роль в ядерном синтезе и эволюции звёзд. Исследование открывает возможности для изучения низкоэнергетических нейтрино и их взаимодействий с атомными ядрами.
«Солнечные нейтрино изучались десятилетиями. Наши предыдущие эксперименты SNO принесли Нобелевскую премию в 2015 году. Теперь их можно использовать как естественный "пучок" для изучения редких ядерных реакций», — отметил профессор Стивен Биллер.
В SNO+ использовали жидкость с естественным содержанием углерода-13. Столкновения нейтрино превращают его в азот-13, что впервые позволило напрямую измерить частоту этих реакций и изучить взаимодействие нейтрино с углеродом-13 на низкой энергии.
SNOLAB оснащён современными системами анализа сигналов и защиты от радиации. Ранее эксперименты показали, что нейтрино могут менять тип на пути от Солнца к Земле, что помогло решить загадку «солнечных нейтрино» и получить Нобелевскую премию.
«Использование природного углерода-13 позволяет наблюдать редкие процессы, ранее недоступные. Это новый уровень точности», — подчеркнула научный сотрудник SNOLAB Кристин Краус.
Открытие создаёт перспективы для изучения свойств нейтрино, их роли в ядерных процессах и эволюции звёзд, а также закладывает основу для будущих экспериментов по редким ядерным реакциям. «Результаты показывают, как естественные свойства частиц позволяют изучать ранее недоступные явления», — добавила Краус.
Нейтрино, называемые «частицами-призраками», почти не взаимодействуют с материей и беспрепятственно проходят через планету и человеческое тело. Ежесекундно через людей пролетают триллионы таких частиц. Они возникают в ядерных реакциях, в том числе в ядре Солнца, и их регистрировать крайне сложно.
«Зафиксировать это взаимодействие — выдающееся достижение. Несмотря на редкость изотопа, нам удалось наблюдать нейтрино, которые прошли миллионы километров до детектора», — отметил ведущий автор исследования Гулливер Милтон.
Эксперимент проводили в SNOLAB — лаборатории на глубине двух километров под землёй в Садбери, Канада. Подземное расположение защищает детектор от космических лучей и фонового излучения.
Сердцем обсерватории SNO+ стал акриловый контейнер диаметром 12 метров, окружённый 9000 фотоумножителями. Внутри находилось около 800 тонн жидкого сцинтиллятора, фиксирующего редкие столкновения нейтрино с атомами. Учёные отслеживали реакции нейтрино с углеродом-13, приводящие к образованию радиоактивного азота-13. Метод «отложенного совпадения» фиксировал два сигнала: первый от столкновения, второй — от распада азота. Это позволяло с высокой точностью отделять реальные события от шума.
За 231 день эксперимента зарегистрировали 5,6 событий, что согласуется с прогнозируемыми 4,7 реакциями.
Нейтрино играют ключевую роль в ядерном синтезе и эволюции звёзд. Исследование открывает возможности для изучения низкоэнергетических нейтрино и их взаимодействий с атомными ядрами.
«Солнечные нейтрино изучались десятилетиями. Наши предыдущие эксперименты SNO принесли Нобелевскую премию в 2015 году. Теперь их можно использовать как естественный "пучок" для изучения редких ядерных реакций», — отметил профессор Стивен Биллер.
В SNO+ использовали жидкость с естественным содержанием углерода-13. Столкновения нейтрино превращают его в азот-13, что впервые позволило напрямую измерить частоту этих реакций и изучить взаимодействие нейтрино с углеродом-13 на низкой энергии.
SNOLAB оснащён современными системами анализа сигналов и защиты от радиации. Ранее эксперименты показали, что нейтрино могут менять тип на пути от Солнца к Земле, что помогло решить загадку «солнечных нейтрино» и получить Нобелевскую премию.
«Использование природного углерода-13 позволяет наблюдать редкие процессы, ранее недоступные. Это новый уровень точности», — подчеркнула научный сотрудник SNOLAB Кристин Краус.
Открытие создаёт перспективы для изучения свойств нейтрино, их роли в ядерных процессах и эволюции звёзд, а также закладывает основу для будущих экспериментов по редким ядерным реакциям. «Результаты показывают, как естественные свойства частиц позволяют изучать ранее недоступные явления», — добавила Краус.
Читайте также:
Ctrl
Enter
Заметили ошЫбку
Выделите текст и нажмите Ctrl+EnterЧитайте также:
.jpg)
