کشف ذرات نادر خورشیدی زیر یک کوه در ایتالیا !

به نقل از آی ای، برای اولین بار، فیزیکدانان ذرات کمیابی به نام “نوترینوهای چرخه CNO” را روی زمین شناسایی کرده اند. ذراتی که تاکنون تصور می شد تنها در خورشید وجود دارند.

نوترینوهای چرخه CNO ذرات زیر اتمی هستند که توسط چرخه کربن-نیتروژن-اکسیژن خورشید تولید می شوند. در این آزمایش به نظر می رسد نوترینوها از خورشید به آشکارسازی که در اعماق کوهی در ایتالیا دفن شده بود، می رفتند.

این آزمایش با نام “بورکسینو”(Borexino) ما را به درک آنچه در خورشید روی می دهد، نزدیکتر می کند. این آزمایش کار ساده ای نیست و توسط محققان به عنوان یک کار پیچیده توصیف شده است.
در مقاله این محققان آمده است: به طور کلی، نوترینوهای خورشیدی را می توان تنها با ردیاب های بسیار حساس شکار کرد که قادر به سرکوب اغلب منابع سیگنال های پس زمینه هستند. برای دستیابی به حساسیت مورد نیاز، آزمایش “بورکسینو” با یک طراحی پیاز مانند ساخته شده است که با لایه های افزایش تابش رادیویی هنگام حرکت از حاشیه تا مرکز همراه است.

ردیاب “بورکسینو” از یک مخزن با قد ۶۰ فوت(۱۸ متر) ساخته شده است که حاوی ۲۸۰ تن مایع بارقه دار یا جرقه زننده است. این مایع، مایعی است که وقتی الکترون های داخل آن با نوترینو در تعامل قرار می گیرند، از خودش یک نور ساطع می کند.

همچنین این مخزن در اعماق زمین دفن شده و در یک مخزن آب قرار گرفته است. این امر ضروری است، زیرا بدون محافظت شدید، سایر سیگنال ها، سیگنال های نادری را که از نوترینوهای CNO ناشی می شود، غرق می کنند.

این دستگاه چشمگیر توانست به نتایجی دست یابد که ممکن است فصلی از فیزیک را که از دهه ۱۹۳۰ باز شده است، ببندد. در سال ۱۹۳۸، “بث” و “فون ویزساکر” به طور جداگانه این فرضیه را مطرح کردند که ممکن است همجوشی هیدروژن در خورشید توسط کربن هسته سنگین، نیتروژن و اکسیژن کاتالیز شود.

آنها حدس زدند که این مکانیسم دوم سوختن هیدروژن به هلیوم فرآیند تولید انرژی غالب خورشید را تکمیل می کند. با این وجود، این دو موتور فرضی که خورشید و ستاره ها را نیرو می بخشند، فقط با تأیید آزمایشگاهی مستقیم ناشی از کشف نوترینوهای نادر که آزمایش “بورکسینو” در نهایت آن را شناسایی کرده است، قابل اثبات است.

چرخه پروتون پروتون که به اشتباه سی‌ان‌او(CNO) نامیده شده ‌است، یکی از دو واکنش هسته‌ای است که ستارگان با آن هیدروژن را به هلیم دگرگون می سازند. چرخه دیگر، واکنش زنجیری سی‌ان‌او است. در ستارگان، دوگونه واکنش که مایه دگرگونی هیدروژن به هلیوم و سرانجام آزاد شدن انرژی می‌شود، وجود دارد:

• پروتون-پروتون یا زنجیره پی-پی که در ستارگانی با جرم برابر یا کمتر از جرم خورشید نقش مهمی دارند.

• چرخه سی‌ان‌او که در ابَرستارگان با اجرامی به مراتب بیشتر از خورشید از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

چرخه واکنش‌های هسته‌ای سبب فرآوری انرژی در ستاره‌های رشته اصلی که جرمی بیش از ۱/۱ جرم خورشید دارند، می‌باشد. این چرخه برای اولین بار به‌ طور مستقل از هم توسط “هانس بت” و “کارل وون” در سال ۱۹۳۸ توصیف شده ‌است. در این چرخه همجوشی چهار عدد هسته هیدروژن یا پروتون و تولید یک هسته هلیوم وجود دارد که در دمای بیشتر از ۴ میلیون درجه رخ می‌دهد.

این چرخه به دما بستگی دارد و در دمای بیش از ۲۰ میلیون درجه عامل اصلی تولید انرژی می‌باشد. جرم یک هسته هلیوم(۴٫۰۰۲۷ واحد جرم ا تمی) کمتر از وزن چهار هسته هیدروژن(۴٫۰۳۰۴ واحد جرم اتمی) است و این تفاوت جرم مطابق رابطه معروف اینشتین به انرژی به صورت تابش گاما تبدیل می‌شود و ذرات نوترینو و پوزیترون نیز تولید می‌شوند. حضور کربن به شکل کاتالیزور برای انجام واکنش لازم است. در ابتدای چرخه کربن -۱۲ مصرف می‌شود؛ ولی بعد از چند واکنش دوباره تولید می‌شود.

ایزوتوپ‌های کربن، اکسیژن و نیتروژن از موادی هستند که در میانه‌های چرخه تولید و مصرف می‌شوند.

چرخه سی‌ان‌او، بر خلاف واکنش زنجیری پرتون-پروتون یک چرخه کاتالیزور می‌باشد.