رصد اكتشاف شبحي نادر أنتج داخل الشمس تحت جبل في إيطاليا!

اكتشف فيزيائيون جزيئات شبحية نادرة ينتجها نوع غريب من الاندماج داخل الشمس، لأول مرة على الإطلاق.

وانتقلت الجسيمات، المسماة النيوترينوات المنتجة لـ CNO، من الشمس إلى كاشف مدفون عميقا تحت جبل في إيطاليا. ويقرب هذا الاكتشاف البشر خطوة واحدة من فهم التفاعلات النووية النارية التي تغذي نجمنا.

وقال الفيزيائي جيوشينو رانوتشي، في المعهد الوطني الإيطالي للفيزياء النووية في ميلانو: "بهذه النتيجة كشف Borexino العمليتين اللتين تمدان الشمس بالطاقة".

ويحدث نوعان من تفاعلات الاندماج النووي في قلب الشمس. الأول، والأكثر شيوعا، هو اندماج بروتون-بروتون، حيث تندمج البروتونات لتحويل الهيدروجين إلى هيليوم.

ويتوقع العلماء أن مثل هذه التفاعلات تولد 99٪ من طاقة الشمس. ونادرا ما يحدث الاندماج النووي من خلال عملية من 6 خطوات تسمى دورة CNO، حيث يتم دمج الهيدروجين مع الهيليوم باستخدام الكربون (C) والنيتروجين (N) والأكسجين (O).

ويخلق اندماج بروتون-بروتون ودورة CNO أنواعا مختلفة من النيوترينوات، جسيمات دون ذرية تكاد تكون بلا كتلة ويمكن أن تمر عبر المادة العادية دون إشارة إلى وجودها، على الأقل معظم الوقت.

ويكتشف الفيزيائيون بشكل روتيني النيوترينوات التي تم إنشاؤها أثناء عملية بروتون-البروتون. ومع ذلك، في 23 يونيو، في الاجتماع الافتراضي Neutrino 2020، أعلن باحثون من كاشف Borexino الإيطالي أنهم اكتشفوا النيوترينو الشمسي الناتج عن CNO للمرة الأولى.

وصُممت تجربة Borexino تحت الأرض، في Laboratori Nazionali del Gran Sasso، بالقرب من بلدة لاكويلا، إيطاليا، لدراسة تفاعلات النيوترينو هذه النادرة للغاية. ويتكون كاشف Borexino من خزان يبلغ طوله حوالي 60 قدما (18 مترا) يحتوي على 280 طنا (254 طنا متريا) من السائل المتلألئ - الذي يومض الضوء عندما تتفاعل الإلكترونات في السائل مع النيوترينو. ومن المرجح أن يكون الوميض اللامع، الذي يشير إلى طاقة أعلى، من النيوترينو الناتج عن CNO.

ويأتي خزان Borexino الداخلي مبطنا بكاشفات حساسة معزولة للغاية عن الأشعة الكونية الموجودة على سطح الأرض.

وستساعد مقارنة ملاحظة النيوترينو CNO الملحوظة مع عدد النيوترينوات بروتون-بروتون المرصودة، في الكشف عن كمية الشمس المكونة من عناصر أثقل من الهيدروجين مثل الكربون والنيتروجين والأكسجين. وأظهرت النتائج الحالية، على الرغم من عدم مراجعتها ونشرها في مجلة علمية حتى الآن، أهمية أكبر من 5 سيغما، مع مستوى ثقة يزيد عن 99٪، ما يعني أن هناك فرصة واحدة من أصل 3.5 مليون فقط، لإنتاج الإشارة بشكل عشوائي، بدلا من عملية CNO.

ويتألف تعاون Borexino الدولي من باحثين من إيطاليا وفرنسا وألمانيا وبولندا وروسيا، وثلاث جامعات من وبرينستون وفيرجينيا تيك وجامعة ماساتشوستس في Amherst.