La colaboración Borexino, en la que también participan científicos de TU Dresden, ha logrado, después de más de 80 años, confirmar experimentalmente el ciclo Bethe-Weizsäcker.
Las estrellas producen su energía a través de la fusión nuclear al convertir hidrógeno en helio, un proceso conocido por los investigadores como «quema de hidrógeno». Hay dos formas de llevar a cabo esta reacción de fusión: por un lado, el llamado ciclo pp (reacción protón-protón) y el ciclo de Bethe Weizsäcker (también conocido como ciclo CNO, derivado de los elementos carbono (C), nitrógeno (N) y oxígeno (O)) por otro lado.
El ciclo pp es la fuente de energía predominante en nuestro Sol, solo alrededor de 1.6 por mil de su energía proviene del ciclo CNO. Sin embargo, el Modelo Solar Estándar (SSM) predice que el ciclo CNO es probablemente la reacción predominante en estrellas mucho más grandes. Ya en la década de 1930, el ciclo fue predicho teóricamente por los físicos Hans Bethe y Carl Friedrich von Weizsäcker y posteriormente nombrado en honor a estos dos caballeros. Si bien el ciclo pp ya se pudo probar experimentalmente en 1992 en el experimento GALLEX, también en el macizo del Gran Sasso, la prueba experimental del ciclo CNO hasta ahora no ha tenido éxito.
Tanto el ciclo pp como el ciclo CNO producen innumerables neutrinos, partículas elementales muy ligeras y eléctricamente neutras. El hecho de que los neutrinos apenas interactúen con otra materia les permite salir del interior del sol casi a la velocidad de la luz y transportar la información sobre su origen a la Tierra sin obstáculos. Aquí las partículas fantasma no tienen más que ser capturadas. Esta es una empresa bastante compleja, que solo es posible en unos pocos experimentos a gran escala en todo el mundo, ya que los neutrinos aparecen como pequeños destellos de luz en un tanque enorme lleno de una mezcla de agua, aceite mineral y otras sustancias, también llamado centelleador. . La evaluación de los datos medidos es compleja y se parece a buscar una aguja en un pajar.
En comparación con todos los experimentos de neutrinos solares anteriores y en curso, Borexino es el primer y único experimento en todo el mundo que es capaz de medir estos diferentes componentes individualmente, en tiempo real y con un alto poder estadístico. Esta semana, la colaboración de investigación Borexino pudo anunciar un gran éxito: en la reconocida revista científica Naturaleza, presentan sus resultados sobre la primera detección experimental de neutrinos CNO, un hito en la investigación de neutrinos.
El profesor Kai Zuber, físico de Dresde, es un apasionado cazador de neutrinos.
Está involucrado en muchos experimentos diferentes en todo el mundo, como la colaboración SNO en Canadá, que recibió el Premio Nobel por su descubrimiento de una masa de neutrinos. El hecho de que con Borexino, él y sus colegas, el Dr. Mikko Meyer y Jan Thurn, hayan logrado probar experimentalmente los neutrinos CNO por primera vez, es otro hito importante en la carrera científica de Zuber: “En realidad, ahora he logrado todo lo que había imaginado. y esperado. (Casi) ya no creo en grandes descubrimientos nuevos en la investigación de neutrinos solares durante el resto de mi vida. Sin embargo, me gustaría seguir trabajando en la optimización de los experimentos, en los que el acelerador Felsenkeller aquí en Dresde juega un papel muy importante. Sin duda, podremos tener mediciones aún más precisas del Sol en el futuro «.
Lea Los neutrinos producen la primera evidencia experimental del mecanismo de producción de energía CNO del universo para obtener más información sobre esta investigación.
Referencia: «Evidencia experimental de neutrinos producidos en el ciclo de fusión CNO en el Sol» por The Borexino Collaboration, 25 de noviembre de 2020, Naturaleza.
DOI: 10.1038 / s41586-020-2934-0