Впервые международный коллектив ученых задокументировал необычное явление: взаимодействие солнечных нейтрино с атомами углерода. Это открытие открывает перед исследователями новые перспективы для изучения основополагающих характеристик материи и процессов, протекающих в недрах звезд. Информация об этом опубликована в журнале Physical Review Letters.
Нейтрино часто называют «частицами-призраками» из-за их крайне слабого взаимодействия с обычной материей. Триллионы этих частиц ежесекундно проходят сквозь наши тела, оставаясь незамеченными. Обнаружение даже одного такого взаимодействия представляет собой сложную задачу и имеет колоссальную научную значимость.
Решающий прорыв был осуществлен благодаря детекторам SNO+, расположенным на глубине двух километров в канадской лаборатории SNOLAB. Такая глубина необходима для минимизации влияния космического излучения и регистрации слабых сигналов от нейтрино, достигающих нас из центра Солнца.
Исследователи искали случаи взаимодействия нейтрино с редким изотопом углерода – углеродом-13, в результате которого он превращается в радиоактивный азот-13. Этот элемент распадается приблизительно через десять минут, испуская дополнительный световой импульс. Для анализа ученые использовали технику «задержанного совпадения»: сначала регистрируется вспышка от столкновения нейтрино, затем – от распада азота. Такая двойная сигнатура позволяет выделить реальные события на фоне случайных помех.
В течение 231 дня наблюдений, охватывающих период с мая 2022 года по июнь 2023 года, анализ полученных данных выявил статистическую значимость, соответствующую примерно шести реальным событиям – что находится в хорошем соответствии с предсказанными теоретическими значениями.
Как отметил руководитель исследования, полученный результат представляет собой «значительное достижение», поскольку удалось зарегистрировать крайне редкое взаимодействие с углеродом-13, учитывая, что этот изотоп составляет лишь около одного процента от общего количества углерода в детекторе.
Данное открытие открывает возможности для дальнейших исследований низкоэнергетических нейтрино и редких ядерных реакций. Исследователи полагают, что солнечные нейтрино можно применять как некий «естественный тестовый пучок» для изучения фундаментальных свойств материи.
