Aproximadamente el 99 por ciento de la energía del Sol emitida como neutrinos se produce a través de secuencias de reacciones nucleares iniciadas por la fusión protón-protón (pp) en la que el hidrógeno se convierte en helio. dicen los científicos, incluido el físico Andrea Pocar de la Universidad de Massachusetts Amherst. Hoy informan nuevos resultados de Borexino, uno de los detectores de neutrinos más sensibles del planeta, ubicado en las profundidades 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 neutrinos pp, pero otros llamados Berilio-7 (7Be), pep y neutrinos Boro-8 (8B). 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.

Él añade, "Las novedades de hoy son incrementales, no es un salto, pero es la culminación de más de 10 años de toma de datos con el experimento para mostrar todo el espectro de energía del Sol de una vez. Nuestros resultados reducen la incertidumbre, lo cual 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 del aparato experimental ".

"Borexino ofrece la mejor medición jamás realizada para pp, 7 Sé y anima a los neutrinos, ", agrega." Otros experimentos miden los neutrinos 8B con mayor precisión, pero nuestra medida, con un umbral más bajo, es coherente con ellos ".

Más lejos, "Una vez que tenga datos más precisos, puede retroalimentarlo en el modelo de cómo se está comportando el Sol, entonces el modelo se puede refinar aún más. Todo lleva a comprender mejor el Sol. Los neutrinos nos han dicho cómo arde el Sol y, Sucesivamente, el Sol 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 profundamente nuestra comprensión del Sol ".

Para estudios anteriores de pp, 7B, pep y neutrinos 8B, el equipo se había centrado en cada uno de ellos por separado en análisis específicos de los datos recopilados en ventanas de energía restringidas, "como intentar caracterizar un bosque tomando una fotografía de cada uno de los muchos tipos de árboles, "Notas de Pocar". Varias imágenes te 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 hacer zoom para ver pequeñas piezas, lo vemos todo a la vez. Entendemos nuestro detector tan bien ahora, estamos cómodos y seguros de 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 golpeando cada pulgada cuadrada de la superficie de la tierra por segundo. Pero debido a que solo interactúan a través de la fuerza nuclear débil, pasan a través de la materia prácticamente intactos, lo que los hace muy difíciles de detectar y distinguir de trazas de desintegraciones nucleares de materiales ordinarios, Dice Pocar.

El instrumento Borexino detecta neutrinos cuando interactúan con los electrones de un centelleador líquido orgánico ultrapuro en el centro de una gran esfera rodeada por 1, 000 toneladas de agua. Su gran profundidad y muchas capas protectoras en forma de cebolla mantienen el núcleo como el medio más libre de radiación del planeta. Es el único detector en la Tierra capaz de observar todo el espectro de neutrinos solares simultáneamente, que ahora se ha cumplido, él nota.

El físico de UMass Amherst, un investigador principal de 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 una importante cuestión abierta en la física estelar, esa 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 cíclica diferente de la cadena pp y subdominante en el Sol, pero se cree que es la principal fuente de energía de las estrellas más pesadas. El flujo de neutrinos solares CNO se ve muy afectado por la metalicidad solar.

Pocar dice, "Nuestros datos posiblemente muestren una ligera preferencia por la metalicidad pesada, así que analizaremos eso porque los neutrinos del Sol, especialmente CNO, puede ayudarnos a desenredar esto ".