MiNap Online

A Nap szívébe "lestek be" a fizikusok

2014-08-29 17:30

Első ízben sikerült a Napból eredő semleges részecskéket, a rejtélyes neutrínókat észlelnie egy nemzetközi kutatócsoportnak, amely kísérletei révén a központi csillagunk magjában lejátszódó termonukleáris folyamatokat térképezte fel. A kutatásokról a Nature folyóiratban jelent meg összefoglaló.

A Napban zajló termonukleáris reakció során, amely két hidrogénmag (proton) egyesülésével kezdődik, több lépésben keletkezik hélium. A folyamat "melléktermékeként" egy pozitív töltésű pozitron, valamint egy neutrínó képződik. A pozitron azonnal megsemmisül negatív töltésű elektronnal találkozva, e folyamat révén energia (foton) szabadul fel. A neutrínók könnyen, keletkezésüktől számított 2 másodperc alatt kijutnak a Nap felszínéről, majd további 8 perc leforgása alatt a csaknem a fény sebességével száguldó részecskék elérik a Földet. A Napban zajló egyéb nukleáris folyamatok során is képződnek neutrínók, s bolygónk felületének minden egyes négyzetcentiméterét százmilliárd ilyen részecske bombázza másodpercenként - olvasható a Nature News hírei között.

A proton-proton reakciók során képződő napneutrínók teszik ki a szoláris neutrínók 90 százalékát, ám mivel igen alacsony az energiájuk, gyenge "jeleiket" elrejti a földi anyagok radioaktív bomlásából származó sugárzás. Így nem meglepő, hogy míg az "energikusabb" napneutrínókat az 1960-as években regisztrálták, a Nap magjában zajló proton-proton reakciókból származókat csupán most sikerült észlelnie annak a nemzetközi csapatnak, amely az olaszországi Gran Sasso Nemzetközi Laboratórium 1 kilométer mélységben működő Borexino-detektora segítségével végez kutatásokat.

Michael Smy, a Kaliforniai Egyetem (Irvine) fizikusa mérföldkőnek nevezte az eredményeket. A kutatások egyrészt alátámasztották a csillagok energiatermelésével kapcsolatos elméleteket, amellett egy olyan módszert kínálnak, amellyel csaknem valós időben feltérképezhetők a Nap belsejében zajló folyamatok, hiszen a proton-proton eredetű neutrínók keletkezésük után 8 perccel már megérkeznek a Földre.

Aldo Serenelli spanyol asztrofizikus szerint a Borexino-detektor 10 százalékos hibahatárral regisztrálja az alacsony energiájú napneutrínókat, ám további fejlesztések révén ez akár 1 százalékra csökkenthető. Mindez pedig új távlatokat nyit az asztrofizikában. Így például a neutrínók alapján kiszámított szoláris energiatermelés rátája és a Nap által kibocsátott fotonok energiája közötti apró aránytalanságok a sötét anyag jelenlétéről tanúskodnak. A kísérletek segítségével azt is modellezni lehet, hogy a Napban keletkező elektron-neutrínók a Föld felé száguldva miként alakulnak át tau- és müon-neutrínókká.

A könnyű elemi részecskék, a neutrínók nem rendelkeznek elektromos töltéssel, így nem vesznek részt elektromágneses kölcsönhatásban, ez a magyarázata annak, hogy kísérleti úton nehéz észlelni őket. Többféle forrásból keletkeznek, eszerint megkülönböztetik a szoláris neutrínókat, amelyek a Nap és a többi csillag energiáját adó atommagfúzió során keletkeznek, továbbá léteznek légköri, földi eredetű (terresztriális), valamint mesterséges forrásból származó neutrínók is. Típusai alapján pedig elektron-neutrínókat, továbbá müon- és tau-neutrínókat különböztetnek meg, aszerint, hogy mely negatív töltéssel rendelkező részecskével (elektron, müon, tau) hozhatók kapcsolatba.

MTI