МОСКВА, 26 июн — РИА Новости. Ученые из коллаборации Borexino, в составе которой работают и россияне, сообщили на конференции Neutrino-2020 о первом подтверждении реакций углеродно-азотного цикла на Солнце. Одно из основополагающих положений астрофизики, предсказанное теоретически, получило экспериментальное доказательство.
 

Согласно существующим представлениям, в ядре Солнца происходят две главные реакции ядерного синтеза. Первая, известная как протон-протонная цепь, при которой водород сливается с гелием, дает примерно 99 процентов энергии звезды.
 

Вторая — это цикл для углерода, азота и кислорода (CNO). Он производит всего около процента солнечной энергии и для Солнца второстепенен. Однако для звезд в полторы массы Солнца этот цикл отвечает уже за половину всей энергии. В ходе него четыре протона сливаются и образуют ядро гелия, которое выделяет два нейтрино (самые легкие из известных элементарных частиц материи), а также другие субатомные частицы и большое количество энергии.
 

Ученые из коллаборации Borexino ранее уже обнаружили нейтрино из протон-протонной цепи, а теперь зафиксировали нейтрино из углеродно-азотного цикла. В исследовании приняли участие физики из Лаборатории ядерных проблем Объединенного института ядерных исследований имени В. П. Джелепова (ЛЯП ОИЯИ).
 

Измерение потока CNO-нейтрино, интенсивность которого напрямую связана с распространенностью элементов в звезде, должно пролить свет на загадку химического состава Солнца, относительно которого существуют различные гипотезы. В частности, это поможет выяснить, сколько в составе Солнца элементов более тяжелых, чем водород и гелий, то есть определить его металличность.
 

Несмотря на то что за секунду миллионы нейтрино проходят через каждый квадратный сантиметр поверхности Земли, уловить их довольно трудно, так как они не взаимодействуют с веществом.

Подземный детектор элементарных частиц Borexino, работающий с 2007 года в Национальной лаборатории Гран-Сассо (Laboratori Nazionali del Gran Sasso) в Италии, состоит из гигантского нейлонового воздушного шара, погруженного в воду и заполненного 278 тоннами жидких углеводородов.
 

Подавляющее большинство солнечных нейтрино свободно проходят сквозь землю и сквозь детектор, но совсем небольшое их число отскакивает от электронов в углеводородах, производя вспышки света, которые улавливают фотонные датчики, выстилающие резервуар для воды. По этим вспышкам и фиксируются "частицы-призраки".

 

Исследователи потратили годы, чтобы обнаружить CNO-нейтрино, которые относительно редки, потому что образуются только в небольшой части реакций солнечного синтеза. Кроме того, нейтрино углеродно-азотного цикла легко спутать с нейтрино, образовавшимся в результате радиоактивного распада висмута-210 — изотопа, который просачивается из нейлона баллона в углеводородную смесь. Хотя загрязнение незначительное — в день разлагается не больше нескольких десятков ядер висмута, — отделение солнечного сигнала от шума висмута потребовало кропотливых усилий, которые ученые прикладывали с 2014 года.
 

Чтобы устранить влияние висмута, необходимо было контролировать любые температурные дисбалансы в резервуаре, которые могли бы вызывать конвекцию жидкости. Чтобы поддерживать постоянную однородную температуру углеводородов, ученые завернули весь резервуар в изолирующее покрытие и установили теплообменники для автоматического выравнивания температуры.

 
 

Благодаря полученному результату физикам теперь достоверно известны два главных процесса, протекающих не только в недрах Солнца, но и в более тяжелых звездах, где углеродно-азотный цикл является основным.

---

[inr.ru/bno]:

Интересно!

Оказывается, первым комплексом лабораторий, построенных для подобных исследований является Баксанская нейтринная обсерватория (СССР, в Приэльбрусье: Кабардино-Балкария - строительство 1971-1973 г.г). Крупномасштабные подземные лаборатории включают комплекс дополняющих друг друга уникальных установок для междисциплинарных исследований на стыке фундаментальной физики, астрофизики и геофизики.  Вторая подобная обсерватория с комплексом подземных установок расположена как раз в Гран-Сассо (Италия; с 1989); остальные подземные лаборатории в мире решают более частные задачи.

Вид на пос. Нейтрино и гору Андырчи. Наземные сооружения БНО: 1 – установка «Ковер», 2 – мюонный детектор, 3 – лабораторные корпуса, 4 – установка «Андырчи», 5 – входы в штольни (источник: ИЯИ ЦКП Баксанская нейтринная обсерватория)

---

[stimul.online]:

Зачем?

---

[digipedia]:

Как?

Изучение нейтрино - важная задача современной физики. Сложность заключается в том, что эти частицы практически не взаимодействуют с веществом. Например, если ты, читатель, попав в воду, затормозишь от взаимодействия с веществом уже через метр, то будь на твоём месте нейтрино - оно свободно пролетит и сквозь воду, и сквозь землю, и сквозь все остальные планеты и звёзды, оказавшиеся на его пути.

C хитрым детектором нейтрино может провзаимодействовать, только сигнал будет совсем слабенький и чтобы его увидеть, нужно исключить помехи: космические лучи, радиацию. Поэтому учёные, исследующие нейтрино, опускаются либо под воду, либо глубоко под землю. То, насколько глубоко они закопались, учёные измеряют в эквиваленте водного столба. Самые дальние закоулки БНО соответствуют 5000 метрам водного столба.

Конструкция

Работы по строительству объекта выполнялись Московским Метростроем в 1970-е годы. Метрострой по привычке отметился буквой "М" на въезде в транспортную штольню.

БНО представляет собой два параллельных тоннеля длиной чуть больше 3,5 км каждый. В правой (транспортной) штольне проложена узкоколейная железная дорога, по которой ходит электровоз с парой вагончиков. В левой штольне ничего не проложено, поэтому она называется главной. Важная особенность конструкции - применение специального низкорадиоактивного бетона (чтобы не вносить помехи, помните?). Внутри почти все технологические помещения отделаны металлоизолом.

Между штольнями построены крупные выработки, в которых размещается научное оборудование. Самая большая из выработок - подземный сцинтиляционный телескоп. Она разделена аж на 4 этажа, но именно по этой причине не очень впечатляет. Зато выработка Галлий-германиевого нейтринного детектора - размером с неплохую СТП в метро.

Строительство объектов в БНО продолжается. В конце 2008 года в дальнем конце штольни была введена в строй низкофоновая лаборатория - дополнительно к толще горы и бетона камера лаборатории экранирована свинцом, полиэтиленом, борированным парафином, бескислородной медью и т.п. [Прим. К 2019 году начал работу эксперимент BEST (Baksan Experiment on Sterile Transitions) ]

Одиннадцатичасовая электричка и буква "М"

---