نوترینوها ثابت می کنند که در هسته خورشید همجوشی نوع دوم روی می دهد - پیامک خنده

مانند همه ستارگان، خورشید ما هم انرژی خود را از همجوشی هسته ای هیدروژن به عناصر سنگین تر تأمین می کند. همجوشی هسته ای نه تنها باعث درخشش ستاره ها می گردد، بلکه منبع اصلی عناصر شیمیایی است که جهان اطراف ما را شکل داده اند.

بیشتر درک ما از همجوشی ستاره ها از مدل های نظری هسته اتمی ناشی می گردد، اما برای نزدیک ترین ستاره یعنی خورشید، منبع دیگری هم داریم؛ نوترینوهایی که در هسته خورشید ایجاد شده اند.

هرگاه هسته های اتمی تحت همجوشی قرار بگیرند، نه تنها پرتوهای گاما با انرژی بالا بلکه نوترینوها هم تولید می کنند. در حالی که پرتو گاما طی هزاران سال فضای داخلی خورشید را گرم می کند، نوترینوها با سرعت نور از خورشید خارج می شوند.

نوترینوهای خورشیدی برای نخستین بار در دهه 1960 میلادی (دهه 40 میلادی) شناسایی شدند، اما به جز اینکه از خورشید ساطع می شوند، دانستن چیزهای بیشتر درباره آن ها سخت بود. چیزی که ثابت می کرد همجوشی هسته ای در خورشید روی می دهد اما نوع همجوشی معلوم نبود.

طبق تئوری، شکل غالب هم جوشی در خورشید باید همجوشی پروتون هایی باشد که از هیدروژن هلیوم تولید می کنند. چیزی که با عنوان زنجیره pp شناخته می گردد و ساده ترین واکنش برای ایجاد ستاره ها است.

• خورشید دوره آب وهوایی تازه ای را تجربه می کند

برای ستاره های بزرگ تر با هسته های گرم تر و چگال تر، یک واکنش قدرتمندتر معروف به چرخه CNO منبع غالب انرژی است. این واکنش از هیدروژن در چرخه واکنش با کربن، نیتروژن و اکسیژن برای تولید هلیوم استفاده می کند. چرخه CNO یکی از دلایل وجود این سه عنصر در میان عناصر فراوان (غیر از هیدروژن و هلیوم) موجود در جهان است.

در دهه گذشته، آشکارسازهای نوترینو بسیار کارآمد شده اند. این ردیاب های مدرن قادر هستند نه تنها انرژی یک نوترینو، بلکه سطح آن را هم تشخیص دهند. اکنون می دانیم که نوترینوهای خورشیدی کشف شده از آزمایش های اولیه ناشی از نوترینوهای زنجیره pp نیست، بلکه از واکنش های ثانویه مانند واپاشی اتم بور ناشی می گردد که باعث ایجاد نوترینو با انرژی بالاتر می گردد که تشخیص آن آسان تر است.

سپس در سال 2014، گروهی از دانشمندان نوترینوهای کم انرژی را که مستقیما توسط زنجیره pp تولید می گردد، شناسایی کردند. مشاهده های آن ها تأیید کرد که 99 درصد انرژی خورشید توسط هم جوشی پروتون و پروتون تولید می گردد.

اما یکی از بزرگترین چالش ها در تشخیص نوترینوهای CNO این است که سیگنال آن ها تمایل دارد در نویزهای نوترینوهای زمینی پنهان گردد. هم جوشی هسته ای به طور طبیعی در زمین رخ نمی دهد، اما سطح پایین واپاشی رادیواکتیو از سنگ های زمینی می تواند باعث ایجاد رخدادهایی در یک آشکارساز نوترینو گردد که مشابه تشخیص های نوترینوهای CNO است.

بنابراین تیم پژوهشی یک فرآیند تجزیه وتحلیل پیچیده را ایجاد کرد که سیگنال نوترینو را از مثبت کاذب فیلتر می کند. بدین ترتیب مطالعه آن ها تأیید کرد که همجوشی CNO در سطح پیش بینی شده در خورشید رخ می دهد.

چرخه CNO نقشی جزئی در خورشید ما دارد، اما در زندگی و تکامل ستارگان پرجرم نقش اساسی ایفا می کند. بنابراین نتایج این پژوهش به ما کمک می کند تا چرخه تکامل ستارگان بزرگ را درک کنیم و می تواند در درک و شناسایی منشا عناصر سنگین تری که زندگی روی زمین را امکان پذیر می سازند مؤثر باشد.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از هسته خورشید

Credit: Science Channel/Discovery

منبع: Science Alert