Учёные впервые поймали сверхредкую ядерную реакцию на Солнце

Физикам из Оксфордского университета и коллаборации SNO+ удалось то, чего ждали десятилетиями: впервые напрямую зафиксировать столкновение солнечных «борных» нейтрино с ядрами углерода-13. Это одна из самых редких ядерных реакций во Вселенной, и её обнаружение стало настоящим триумфом нейтринной астрономии. Результаты опубликованы в 2025 году.

Почему это так сложно

Нейтрино — «призрачные» частицы: они почти не взаимодействуют с материей и пронзают Землю насквозь со скоростью света. Каждую секунду через каждый квадратный сантиметр вашего тела проходят триллионы солнечных нейтрино, но вероятность того, что хотя бы одно из них столкнётся с атомом, ничтожно мала.

Борные нейтрино рождаются в самой горячей части ядра Солнца при распаде бора-8 — это самые энергичные нейтрино из всех, что производит наша звезда. Теоретики давно предсказывали, что они способны выбивать протон из ядра углерода-13, превращая его в нестабильный азот-13. Но вероятность этого события — примерно одна реакция на миллиард триллионов нейтрино.

Как удалось поймать «призрака»

Детектор SNO+ — это акриловая сфера диаметром 12 метров, заполненная 780 тоннами сверхчистого жидкого сцинтиллятора и окружённая 10 тысячами фотодетекторов. Он спрятан на глубине 2 км под землёй в канадской шахте, чтобы космические лучи не мешали. Когда нейтрино всё-таки сталкивается с углеродом-13, рождается позитрон и нейтрон, а азот-13 мгновенно распадается с испусканием гамма-кванта — это даёт характерную двойную вспышку света, которую и зафиксировали датчики.

За год наблюдений (май 2022 — июнь 2023) детектор зарегистрировал ровно пять таких событий — именно столько и предсказывала теория.

Что это даёт

Открытие не только подтвердило расчёты солнечной модели, но и закрыло одну из последних «белых пятен» в понимании ядерных процессов в звёздах. Кроме того, это ещё одно доказательство, что нейтрино имеют массу — факт, за который в 2015 году уже дали Нобелевку по физике (эксперимент SNO).

Вкратце

Впервые напрямую поймана сверхредкая реакция борных нейтрино с углеродом-13 — пять событий за год на детекторе SNO+. Это окончательно подтвердило теорию ядерного синтеза в Солнце и закрыло одну из старейших загадок нейтринной физики. «Призраки» продолжают раскрывать тайны звёзд.