Az Atomki részvételével zajló Borexino nemzetközi együttműködés legújabb kísérleteiben neutrínókkal monitorozták a Napban égő atommáglya működését.

Az eredményekről a Nature folyóiratban számoltak be.

Napunk ─ a legtöbb csillaghoz hasonlóan ─ hidrogénfúzió révén termeli az energiát, amelynek során négy protonból (azaz hidrogénatommagból) több lépésben egy héliumatommag keletkezik. A folyamatban a fúziós lépesek mellett béta-bomlások zajlanak le. Az előbbiek jelentős mennyiségű energiát termelnek, míg az utóbbiakban neutrínók is keletkeznek. A neutrínók könnyű, semleges részecskék, amelyek csak gyenge kölcsönhatásba lépnek más anyagokkal, így könnyen elhagyják a Nap belsejét, és hírt hoznak a Napban zajló folyamatokról.

A hidrogénfúzió alapvetően két különböző folyamaton keresztül zajlik. Az egyik az úgynevezett pp-lánc, ami a direkt „égési” folyamat, a másik pedig a CNO-ciklus. Mint a neve is utal rá, a CNO-ciklusban a hidrogénfúzió szén-, nitrogén- és oxigénatommagok mint katalizátorok részvételével zajlik.

A Napban a pp-lánc az energiatermelés meghatározó mechanizmusa, a számítások szerint a CNO-ciklus mindössze körülbelül egy százalékban járul hozzá az energiatermeléshez. Nagyobb tömegű csillagok esetén azonban a CNO-ciklus lehet az energiatermelés fő folyamata, így ez a ciklus egyben a világegyetem egyik legfontosabb energiaforrása is.

Az olaszországi Gran Sasso nemzeti laboratóriumban működik a Borexino detektor, amelynek feladata a Napból érkező neutrínók észlelése. Az elmúlt évtizedekben ezzel a berendezéssel már sikeresen megfigyelték a pp-lánc különböző reakcióiból származó neutrínókat. Most viszont a mélyen a föld alatt található laboratóriumra jellemző extrém alacsony háttérsugárzásnak, illetve a továbbfejlesztett kísérleti technikának köszönhetően sikerült a CNO-ciklusból származó neutrínókat is észlelni.

Az Atommagkutató Intézet részvételével zajló Borexino nemzetközi együttműködés mérései kísérletileg igazolták a CNO-ciklus hozzájárulását a Nap energiatermeléséhez. Ez mind a napmodellek ellenőrzésében, mind pedig a Nap összetételének pontosabb megismerésében kiemelkedő jelentőséggel bír.

Teljes cikk: Experimental evidence of neutrinos produced in the CNO fusion cycle in the Sun, Nature 587 (2020) 577-582