Cerca de 99 por cento da energia do Sol emitida como neutrinos é produzida por meio de sequências de reação nuclear iniciadas pela fusão próton-próton (pp) na qual o hidrogênio é convertido em hélio, dizem que cientistas, incluindo a física Andrea Pocar, da Universidade de Massachusetts Amherst. Hoje eles relatam novos resultados do Borexino, um dos detectores de neutrino mais sensíveis do planeta, localizado nas profundezas dos Apeninos da Itália.

“Os neutrinos emitidos por esta cadeia representam uma ferramenta única para a física solar e de neutrinos, "eles explicam. Seu novo artigo em Natureza relatórios sobre "o primeiro estudo completo de todos os componentes da cadeia pp realizado por Borexino." Esses componentes incluem não apenas os neutrinos pp, mas outros chamados Berílio-7 (7Be), pep e neutrinos de Boro-8 (8B). A reação de fusão pp de dois prótons para produzir deutério, núcleos de deutério, é a primeira etapa de uma sequência de reação responsável por cerca de 99 por cento da produção de energia do Sol, Pocar diz.

Ele adiciona, "O que há de novo hoje é incremental, não é um salto, mas é o coroamento de mais de 10 anos de coleta de dados com o experimento para mostrar o espectro total de energia do Sol de uma só vez. Nossos resultados reduzem a incerteza, o que talvez não seja chamativo, mas é um tipo de avanço que muitas vezes não é reconhecido o suficiente na ciência. O valor é que as medições ficam mais precisas porque com mais dados e graças ao trabalho de jovens físicos dedicados, temos uma melhor compreensão do aparato experimental. "

"O Borexino oferece a melhor medição já feita para o pp, 7 Neutrinos Be e Pep, ", acrescenta." Outros experimentos medem os neutrinos 8B com mais precisão, mas nossa medição, com um limite inferior, é consistente com eles. "

Avançar, "Assim que você tiver dados mais precisos, você pode alimentá-lo de volta no modelo de como o Sol está se comportando, então o modelo pode ser ainda mais refinado. Tudo leva a uma melhor compreensão do Sol. Neutrinos nos disseram como o Sol está queimando e, por sua vez, o Sol nos forneceu uma fonte única para estudar como os neutrinos se comportam. Borexino, programado para funcionar por mais dois a três anos, fortaleceu profundamente a nossa compreensão do Sol. "

Para estudos anteriores de pp, 7B, neutrinos pep e 8B, a equipe se concentrou em cada um separadamente em análises direcionadas dos dados coletados em janelas restritas de energia, "como tentar caracterizar uma floresta tirando uma foto de cada um dos muitos tipos individuais de árvores, "Notas de Pocar." Múltiplas fotos dão uma ideia de uma floresta, mas não é o mesmo que a foto da floresta inteira. "

“O que fizemos agora é tirar uma única foto que reflete toda a floresta, todo o espectro de todos os diferentes neutrinos em um. Em vez de aumentar o zoom para ver pequenas peças, nós vemos tudo de uma vez. Nós entendemos nosso detector tão bem agora, estamos confortáveis ​​e confiantes de que nosso único tiro é válido para todo o espectro de energias de neutrino. "

Os neutrinos solares saem da estrela no centro do nosso sistema quase à velocidade da luz, até 420 bilhões atingindo cada centímetro quadrado da superfície da Terra por segundo. Mas porque eles só interagem por meio da força nuclear fraca, eles passam pela matéria virtualmente não afetados, o que os torna muito difíceis de detectar e distinguir de traços de decomposição nuclear de materiais comuns, Pocar diz.

O instrumento Borexino detecta neutrinos conforme eles interagem com os elétrons de um cintilador líquido orgânico ultra-puro no centro de uma grande esfera cercada por 1, 000 toneladas de água. Sua grande profundidade e muitas camadas protetoras semelhantes a cebola mantêm o núcleo como o meio mais livre de radiação do planeta. É o único detector na Terra capaz de observar todo o espectro do neutrino solar simultaneamente, que agora foi realizado, ele observa.

O físico UMass Amherst, um investigador principal em uma equipe de mais de 100 cientistas, está particularmente interessado em agora voltar seu foco para medir mais um tipo de neutrino solar conhecido como neutrinos CNO, que ele espera que seja útil para abordar uma importante questão em aberto na física estelar, essa é a metalicidade, ou conteúdo de metal, do sol.

"Existem dois modelos que prevêem diferentes níveis de elementos mais pesados ​​que o hélio, que para os astrônomos é um metal, no sol; uma metalicidade mais leve e um modelo mais pesado, ", observa. Os neutrinos CNO são emitidos em uma sequência de reação de fusão cíclica diferente da cadeia pp e subdominante no Sol, mas considerada a principal fonte de energia para estrelas mais pesadas. O fluxo de neutrinos solares CNO é muito afetado pela metalicidade solar.

Pocar diz, "Nossos dados estão possivelmente mostrando uma ligeira preferência por metalicidade pesada, então estaremos investigando isso porque os neutrinos do Sol, especialmente CNO, pode nos ajudar a desembaraçar isso. "