هدأت فيزياء النيوترينو الشمسية خلال العقد الماضي. في الماضي ، كان مصدر إثارة وحيرة كبيرة للعلماء وهم يكافحون لاكتشاف هذه الجسيمات المراوغة المنبعثة من تفاعلات الاندماج في مركز الشمس. على الرغم من صعوبة اكتشافها ، إلا أنها توفر أكثر مسبار مباشر من النواة الشمسية. بمجرد أن تعلم الفلكيون اكتشافها وحل مشكلة مشكلة النيوترينو الشمسي ، كانوا قادرين على تأكيد فهمهم للتفاعل النووي الرئيسي الذي يمد الشمس بالطاقة تفاعل بروتون-بروتون (ص) . لكن الآن ، اكتشف علماء الفلك لأول مرة نيوترينوات تفاعل نووي آخر نادر جدًا ، تفاعل البروتون والإلكترون والبروتون (بيب).
في أي وقت من الأوقات ، تقوم العديد من عمليات الاندماج المنفصلة بتحويل هيدروجين الشمس إلى هيليوم ، مما ينتج الطاقة كمنتج ثانوي. يتطلب التفاعل الرئيسي تكوين الديوتيريوم (هيدروجين مع نيوترون إضافي في النواة) كخطوة أولى في سلسلة من الأحداث التي تؤدي إلى تكوين الهيليوم المستقر. يحدث هذا عادةً عن طريق اندماج بروتونين يقذفان بوزيترونًا ونيوترينوًا وفوتونًا. ومع ذلك ، تنبأ علماء الفيزياء النووية بطريقة بديلة لتكوين الديوتيريوم الضروري. في ذلك ، يندمج البروتون والإلكترون أولاً ، مكونين نيوترونًا ونيوترينوًا ، ثم ينضمون إلى بروتون ثانٍ. استنادًا إلى النماذج الشمسية ، توقعوا أن 0.23٪ فقط من الديوتيريوم سينتج عن طريق هذه العملية. بالنظر إلى الطبيعة المراوغة بالفعل للنيوترينوات ، فإن معدل الإنتاج المتناقص جعل اكتشاف نيوترينوات البيب أكثر صعوبة.
في حين أنه قد يكون من الصعب اكتشافها ، يمكن تمييز نيوترينوات البيب بسهولة عن تلك الناتجة عن تفاعل pp. الفرق الرئيسي هو الطاقة التي يحملونها. تحتوي النيوترينوات الناتجة عن تفاعل pp على نطاق من الطاقة يصل إلى 0.42 MeV كحد أقصى ، بينما تحمل نيوترينوات البيب 1.44 MeV منتقاة للغاية.
ومع ذلك ، لاختيار هذه النيوترينوات ، كان على الفريق تنظيف بيانات الإشارات بعناية من ضربات الأشعة الكونية التي تخلق ميونات يمكن أن تتفاعل بعد ذلك مع الكربون داخل الكاشف لتوليد نيوترينو بطاقة مماثلة قد تخلق إيجابية خاطئة. بالإضافة إلى ذلك ، ستخلق هذه العملية أيضًا نيوترونًا حرًا. للقضاء على هذه ، رفض الفريق جميع إشارات النيوترينوات التي حدثت في غضون فترة زمنية قصيرة من اكتشاف نيوترون حر. بشكل عام ، يشير هذا إلى أن الكاشف يستقبل 4300 ميونًا يمر عبره يوميًا ، مما سيولد 27 نيوترونًا لكل 100 طن من سائل الكاشف ، وبالمثل ، 27 نتيجة موجبة خاطئة.
بعد إزالة هذه الاكتشافات ، لا يزال الفريق يجد إشارة للنيوترينوات ذات الطاقة المناسبة واستخدمها لتقدير الكمية الإجمالية لنيوترينوات البيب التي تتدفق عبر كل سنتيمتر مربع بحوالي 1.6 مليار ، في الثانية ، والتي لاحظوا أنها تتفق مع التوقعات التي تم إجراؤها حسب النموذج القياسي المستخدم لوصف الأعمال الداخلية للشمس.
بصرف النظر عن تأكيد فهم علماء الفلك للعمليات التي تعمل بالطاقة الشمسية ، فإن هذا الاكتشاف يضع أيضًا قيودًا على عملية اندماج أخرى ، دورة كنو . في حين يُتوقع أن تكون هذه العملية طفيفة في الشمس (حيث تنتج حوالي 2٪ فقط من إجمالي الهيليوم المنتج) ، فمن المتوقع أن تكون أكثر كفاءة في النجوم الأكثر سخونة وكتلًا وتهيمن في النجوم التي تزيد كتلتها عن الشمس بنسبة 50٪. سيساعد الفهم الأفضل لحدود هذه العملية علماء الفلك على توضيح كيفية عمل هذه النجوم أيضًا.