BXSOX June2017 v1 5824Ученые международной коллаборации Борексино представили результаты наиболее полного на сегодняшний день анализа потоков нейтрино, сопровождающих термоядерные процессы внутри Солнца. Результаты опубликованы в престижном журнале Nature  24 октября 2018 г.

Детектор Борексино — сверхчувствительный инструмент, созданный для изучения солнечных нейтрино. Детектор регистрирует нейтрино от Солнца в реакции рассеяния на электронах в жидком органическом сцинтилляторе общей массой 300 т. Ключевым фактором успеха проекта Борексино является отсутствие радиоактивных примесей в жидком сцинтилляторе. Использование специально разработанных методик очистки позволило довести содержание радиоактивных элементов в центральной части детектора до уровня в 1010 раз меньше, чем их типичное содержание в обычных материалах. 

В новой публикации представлены результаты самого точного и полного на сегодняшний день спектрального анализа данных, накопленных за время работы детектора. Олег Смирнов (старший научный сотрудник ЛЯП ОИЯИ) поясняет, что ранее проводился анализ в ограниченных энергетических интервалах для каждого из нейтринных потоков. В результате кропотливой работы по калибровке энергетической шкалы удалось расширить энергетический интервал в анализе и включить нейтринные спектры от трех разных солнечных реакций. В итоге точность измерения потока «бериллиевых» нейтрино от Солнца составила рекордные 2.7%, что в два раза лучше, чем существующие теоретические предсказания. Сигнал от реакции “рер” на Солнце впервые зарегистрирован на уровне достоверности 5σ, что говорит о надежном подтверждении протекания данной реакции внутри Солнца. Нейтрино из реакции на боре-8 (“борные” нейтрино) измерены при низком энергетическом пороге 3.2 МэВ, недоступном другим нейтринным детекторам. Высокая точность измерений потока рр-нейтрино позволила впервые экспериментально уточнить детали термоядерных процессов внутри Солнца.

Сравнение зарегистрированных нейтринных сигналов в детекторе с предсказаниями стандартной модели Солнца однозначно указывает на существование переходной зоны в области низких энергий между двумя режимами нейтринных осцилляций согласно механизму Михеева-Смирнова-Вольфенштейна. Таким образом, результаты Борексино независимо, без привлечения данных других экспериментов, подтверждают наличие перехода между “ваккуумным” режимом осцилляций нейтрино и осцилляциями в веществе.

Не менее важно изучение солнечных нейтрино для физики Солнца и астрофизики. На сегодня измерения концентрации элементов тяжелее гелия, полученные из спектроскопии поверхности Солнца, находятся в противоречии с данными гелиосейсмологии. Данное противоречие составляет так называемую проблему металличности Солнца, или, другими словами, загадку его химического состава. Предсказания потоков солнечных нейтрино зависят от концентрации тяжелых элементов, а, значит, их измерение может быть использовано для разрешения проблемы металличности Солнца. Новые результаты Борексино соответствуют более высокой вероятности реализациимоделей Солнца с высокой концентрацией тяжелых элементов, это первое указание подобного рода в истории исследования солнечных нейтрино. Таким образом, сделан первый шаг для решения проблемы металличности Солнца.

Коллаборация Борексино объединяет группы ученых из Италии, Германии, США, Франции, России и Польши. Группа из ЛЯП ОИЯИ является одной из старейших в коллаборации и принимает участие в эксперименте с момента обсуждения проекта в 1991 году. Кроме ученых из ОИЯИ в работе по проекту Борексино принимают участие наши коллеги из других российских институтов: НИЦ «Курчатовский институт», работающих на площадке в Москве и в Санкт-Петербурге в НИЦ КИ-ПИЯФ, специалисты НИИЯФ МГУ.         

Ожидается, что Борексино продолжит набор данных до 2020 г., коллаборация ставит своей целью измерение потоков нейтрино из углеродно-азотного цикла. В случае успеха это будет первым измерением подобного рода, подтверждающим теоретические представления о механизмах генерации энергии в более массивных звездах.

e-mail для контактов: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.