Призрачные частицы совершают подземную алхимию: впервые зафиксировано превращение атомов солнечными нейтрино

На рекордной глубине в два километра учёные впервые наблюдали, как солнечные нейтрино превращают стабильный атом углерода в радиоактивный азот. Это редчайшее ядерное взаимодействие «частиц-призраков» удалось засечь в канадской подземной лаборатории SNOLAB.

Детектор SNO+, погружённый в глубочайшие шахты Онтарио, смог уловить уникальный сигнал, свидетельствующий о ядерной алхимии. Исследователи анализировали данные, собранные за более чем 230 дней работы установки, в поисках специфической двухэтапной вспышки света.

Такая вспышка возникает, когда нейтрино, прилетевшее из недр Солнца, сталкивается с ядром редкого изотопа углерода-13, который в небольшом количестве присутствует в жидком сцинтилляторе детектора. В момент взаимодействия нейтрино поглощается ядром, что вызывает выброс электрона.

Этот процесс кардинально меняет природу атома: один из семи нейтронов в ядре углерода-13 превращается в протон. В результате атом с шестью протонами становится атомом с семью протонами, то есть превращается из углерода в азот-13.

Новый изотоп оказывается нестабильным и существует всего около десяти минут. Затем он распадается, испуская позитрон — античастицу электрона. Именно последовательная регистрация сначала электрона, а спустя строго определённое время — позитрона и образует уникальную сигнатуру «отложенного совпадения».

За время наблюдений система зафиксировала 60 подобных событий. После тщательного статистического анализа учёные пришли к выводу, что примерно 5–6 из них действительно являются результатом воздействия солнечных нейтрино, что хорошо согласуется с теоретическими предсказаниями.

Это открытие имеет фундаментальное значение для ядерной физики. Оно не только подтверждает существование крайне редкого типа взаимодействия, но и предоставляет первые прямые экспериментальные данные для расчёта его вероятности.

Таким образом, солнечные нейтрино, которые раньше были лишь объектом изучения, теперь превращаются в тонкий инструмент для исследования материи. Учёные получили в своё распоряжение уникальный «тестовый пучок» из глубин Солнца для probing редких ядерных реакций.

Достижение демонстрирует, как самые неуловимые частицы Вселенной, беспрепятственно пронизывая планету, могут служить ключом к пониманию тончайших процессов преобразования вещества.