Впервые зафиксировано превращение углерода в азот под действием солнечных нейтрино

Международная команда исследователей впервые зафиксировала крайне редкое явление – взаимодействие солнечных нейтрино с атомами углерода. Это дает ученым новые возможности для изучения фундаментальных свойств вещества и процессов, происходящих в недрах звезд. Об открытии сообщается в журнале Physical Review Letters.

Нейтрино называют «частицами-призраками» – они почти не взаимодействуют с обычным веществом. Ежесекундно триллионы этих частиц проходят через наши тела, не оставляя следа. Уловить хоть одно такое взаимодействие невероятно трудно, поэтому каждое новое наблюдение имеет огромную научную ценность.

Прорыв был достигнут с помощью детектора SNO+, расположенного на глубине двух километров в канадской лаборатории SNOLAB. Такая защита нужна для того, чтобы исключить помехи от космического излучения и уловить слабейшие сигналы от нейтрино, прилетающих к нам из ядра Солнца.

Ученые искали события, в которых нейтрино сталкивается с редким изотопом углерода – углеродом-13 – превращая его в радиоактивный азот-13. Он распадается примерно через десять минут, испуская второй всплеск света. Исследователи использовали метод «задержанного совпадения»: сначала фиксируется вспышка от удара нейтрино, затем – от распада азота. Такая двойная подпись дает возможность отделить реальные события от фонового шума.

За 231 день наблюдений, с мая 2022 года по июнь 2023 года, анализ данных показал статистически эквивалентно примерно шести реальным событиям – что хорошо согласуется с теоретическими ожиданиями.

По словам руководителя исследования, результат стал «выдающимся достижением», поскольку удалось увидеть крайне редкое взаимодействие с углеродом-13, несмотря на то что этот изотоп составляет всего около одного процента углерода в детекторе.

Открытие прокладывает путь к дальнейшим исследованиям низкоэнергетических нейтрино и редких ядерных реакций. Ученые считают, что теперь солнечные нейтрино можно использовать как своего рода «естественный тестовый пучок» для изучения свойств вещества на самых фундаментальных уровнях.