Agencias/Ciudad de México.- Un equipo de investigadores de la Colaboración Borexino, en los Laboratorios del Instituto Nacional Italiano Gran Sasso de Física Nuclear, ha conseguido por primera vez encontrar un nuevo tipo de neutrinos procedentes del Sol.
Un hallazgo que publica esta semana la revista « Nature» y que confirma la teoría, formulada hace ya casi un siglo, de que el Sol quema su combustible nuclear a través de dos tipos de reacciones diferentes.
En palabras de Gioacchino Ranucci, portavoz de la colaboración Borexino «hemos completado un capítulo de la Física que comenzó hace más de 80 años».
La mayor parte de la energía solar se genera durante el llamado proceso protón-protón (pp) en el que los núcleos de hidrógeno en colisión (cada uno de los cuales posee un único protón) se fusionan para dar lugar al siguiente elemento de la tabla periódica, el helio.
Sin embargo, ya en 1938 se propuso que la fusión de hidrógeno en helio también podría producirse por carbono, nitrógeno y oxígeno, en una serie de reacciones llamadas «ciclo CNO». Para confirmarlo, sin embargo, era necesario observar los neutrinos que cada uno de los procesos genera, y distinguir además los que proceden del ciclo CNO de los que lo hacen del proceso pp. Algo imposible con la tecnología de la época y para lo que ha sido necesario esperar más de ocho décadas.
A couple of days ago, Nature published the first experimental evidence of the CNO cycle in the Sun. Find it here… https://t.co/lVZwPipt0y
If you'd like a primer for the content in this article, try our article on the life of stars: https://t.co/7N94Gvlkp8
— Science by Degrees (@SciByDegrees) November 28, 2020
Los peculiares neutrinos
Los neutrinos son partículas subatómicas que prácticamente no tienen masa, carecen de carga eléctrica y se mueven casi a la velocidad de la luz. Prácticamente no interactúan con la materia ordinaria, de modo que pasan a través de ella con extrema facilidad. Sin que ni siquiera nos demos cuenta, cada centímetro de nuestro cuerpo (y del planeta entero) es atravesado por millones de neutrinos a cada segundo que pasa.
Muy de vez en cuando, sin embargo, un neutrino golpea un electrón y lo libera del átomo al que pertenece. Para ser capaces de detectar estos rarísimos encuentros los detectores de neutrinos, como el de Gran Sasso, se encuentran a gran profundidad, a menudo enterrados bajo montañas, lo que evita posibles interferencias de otro tipo de radiaciones, como los rayos cósmicos. Los detectores consisten en grandes tanques de fluido cubiertos por completo de miles de sensores que pueden captar los débiles destellos de luz que se producen cuando esos electrones desplazados interactúan con su entorno.
«El nuevo descubrimiento -asegura Marco Pallavicini, de la Universidad de Génova- es la coronación de un incansable esfuerzo de muchos años que nos ha permitido llevar la tecnología de centelleo líquido más allá de cualquier límite alcanzado previamente, y hacer del núcleo de Borexino el lugar menos radiactivo del mundo».
Experimental evidence of neutrinos produced in the CNO fusion cycle in the Sun | Nature https://t.co/DoHl4H853v
— Paolo Inglese π (@callmepi_) November 28, 2020
Difíciles de distinguir
En realidad, el proceso pp y el ciclo CNO producen el mismo tipo de neutrinos. Pero con una diferencia: ambos llevan diferentes mezclas de energías, y solo descifrándolas cuidadosamente, como han hecho los científicos de Borexino, es posible distinguirlos.
«Se trata -prosigue Ranucci- de la primera demostración directa de que el ciclo CNO está ocurriendo realmente en el núcleo del Sol. Hemos completado la imagen de cómo funciona una estrella».
Pero no solo eso. El equipo de investigadores, en efecto, descubrió también que el número de la nueva clase de neutrinos detectados en relación a los generados por el proceso pp, indica que el ciclo CNO aporta aproximadamente el 1% de la energía total del Sol, tal y como la teoría había predicho hace ya mucho tiempo.
El hallazgo no solo es importante para comprender cómo funciona el Sol, sino también para entender a otras estrellas, porque las teorías sugieren que el ciclo CNO, y no el proceso pp, debería ser la fuente dominante de energía para aquellas con tan solo un 30% más de masa que el Sol.
Por último, los investigadores sugieren en su artículo que incluso sería posible refinar las mediciones de neutrinos lo suficiente como para calcular la cantidad de carbono, nitrógeno y oxígeno que hay en el núcleo del Sol, lo que sería una prueba experimental directa de lo que los astrofísicos llaman su «metalicidad», es decir, la cantidad de elementos que contiene que sean más pesados que el hidrógeno y el helio. Lo cual resulta importante porque no solo mejora nuestra comprensión sobre cómo el Sol produce su energía, sino también sobre cómo esa energía escapa de su interior para, eventualmente, calentar nuestro planeta, un proceso en el que la cantidad de elementos pesados juega un papel importante.
Stellar physics. Direct evidence of the Carbon-Nitrogen-Oxygen fusion cycle from our Sun. Neutrinos emissions is the signature of such cycle, versus the proton-proton chain from the Hydrogen-Helium fusion reaction. @LngsInfn credit. https://t.co/wYXXZiMtlN pic.twitter.com/V5qKIoTEAv
— Maurizio Ibba (@Dragonmaurizio) November 28, 2020
