هدأت فيزياء النيوترينو الشمسية خلال العقد الماضي. على الرغم من صعوبة اكتشافها ، فإنها توفر أكثر مسبار مباشر للنواة الشمسية. بمجرد أن تعلم الفلكيون اكتشافهم وحل مشكلة النيوترينو الشمسي ، تمكنوا من تأكيد فهمهم للتفاعل النووي الرئيسي الذي يغذي الشمس ، تفاعل البروتون-بروتون (pp). ولكن الآن ، اكتشف الفلكيون للمرة الأولى ، نيوتريونات تفاعل نووي آخر أكثر ندرة بكثير ، وهو تفاعل البروتون إلكترون-بروتون (بيب).
في أي وقت من الأوقات ، تقوم العديد من عمليات الاندماج المنفصلة بتحويل هيدروجين الشمس إلى هليوم ، مما يولد طاقة كمنتج ثانوي. يتطلب التفاعل الرئيسي تكوين الديوتريوم (الهيدروجين مع نيوترون إضافي في النواة) كخطوة أولى في سلسلة من الأحداث التي تؤدي إلى إنشاء هليوم مستقر. يحدث هذا عادةً عن طريق اندماج بروتونين يطرد بوزيترون ونيوترينو وفوتون. ومع ذلك ، توقع الفيزيائيون النوويون طريقة بديلة لإنشاء الديوتريوم الضروري. في ذلك ، يندمج البروتون والإلكترون أولاً ، ويشكلان نيوترون ونيوترينو ، ثم ينضمان إلى بروتون ثان. استنادًا إلى النماذج الشمسية ، توقعوا أن يتم إنشاء 0.23 ٪ فقط من جميع الديوتريوم من خلال هذه العملية. وبالنظر إلى الطبيعة المراوغة بالفعل للنيوتريونات ، فقد جعل معدل الإنتاج المتناقص هذه النيوتريونات البيب أكثر صعوبة في الكشف عنها.
في حين أنه قد يكون من الصعب اكتشافها ، يمكن تمييز النيوترينو بيب بسهولة عن تلك التي تم إنشاؤها بواسطة تفاعل pp. والفرق الرئيسي هو الطاقة التي يحملونها. تحتوي النيوترينوات من تفاعل pp على مجموعة من الطاقة تصل إلى 0.42 MeV كحد أقصى ، بينما تحمل النيوترينوهات pep 1.44 MeV مختارة للغاية.
ومع ذلك ، لاختيار هذه النيوترينوات ، كان على الفريق تنظيف بيانات الإشارات من ضربات الأشعة الكونية بعناية والتي تخلق الميونات التي يمكن أن تتفاعل بعد ذلك مع الكربون داخل الكاشف لتوليد نيوترينو بطاقة مماثلة قد تخلق إيجابية كاذبة. بالإضافة إلى ذلك ، ستؤدي هذه العملية أيضًا إلى إنشاء نيوترون حر. للقضاء على ذلك ، رفض الفريق جميع إشارات النيوترينوات التي حدثت في غضون فترة زمنية قصيرة من الكشف عن نيوترون حر. بشكل عام ، يشير هذا إلى أن الكاشف يتلقى 4300 ميونات يمر عبره يوميًا ، مما يؤدي إلى توليد 27 نيوترون لكل 100 طن من سائل الكاشف ، وبالمثل ، 27 إيجابية كاذبة.
بإزالة هذه الاكتشافات ، لا يزال الفريق يجد إشارة من النيوترينو بالطاقة المناسبة واستخدم هذا لتقدير الكمية الإجمالية من النيوترينوهات التي تتدفق عبر كل سنتيمتر مربع لتكون حوالي 1.6 مليار ، في الثانية ، والتي يلاحظونها متوافقة مع التوقعات بواسطة النموذج القياسي المستخدم لوصف الأعمال الداخلية للشمس.
بصرف النظر عن التأكيد الإضافي على فهم الفلكيين للعمليات التي تشغل الشمس ، فإن هذا الاكتشاف يضع أيضًا قيودًا على عملية اندماج أخرى ، دورة CNO. في حين أنه من المتوقع أن تكون هذه العملية ثانوية في الشمس (حيث تنتج فقط 2 ٪ من إجمالي الهليوم المنتج) ، فمن المتوقع أن تكون أكثر كفاءة في النجوم الأكثر سخونة والأكثر ضخامة وتسيطر على النجوم التي تزيد كتلتها عن الشمس بنسبة 50 ٪. إن فهم حدود هذه العملية بشكل أفضل سيساعد الفلكيين على توضيح كيفية عمل تلك النجوم أيضًا.
