Впервые в истории астрофизических исследований была измерена мощность излучения самой близкой к нам звезды, Солнца, непосредственно в момент выделения энергии в ее недрах. Об этом объявил международный коллектив ученых в статье, опубликованной в престижном междисциплинарном научном журнале Nature. Данные получены на детекторе Борексино.

Этот важный вывод следует из измерения потоков нейтрино, сопровождающих ядерные процессы в Солнце. Нейтрино, испускаемые в ядерных реакциях в центре Солнца, двигаясь со скоростью света, за несколько секунд беспрепятственно достигают солнечной поверхности и еще через восемь минут могут быть зарегистрированы на Земле. До настоящего времени все измерения солнечной энергии основывались на регистрации излучений солнечной фотосферы, т.е. знакомого всем солнечного света, который освещает наше небо и согревает Землю. Эта энергия выделяется в тех же ядерных реакциях, но произошедших сотни тысяч лет тому назад, — такое огромное время требуется, чтобы энергия, сгенерированная в центре Солнца, достигла его поверхности за счет медленного процесса диффузии в солнечном веществе.

Сравнение результатов измерения на детекторе Борексино с мощностью солнечного излучения подтверждает стабильность энерговыделения нашего светила на временной шкале в несколько сотен тысяч лет.

Детектор Борексино, установленный в Национальной лаборатории Гран-Сассо Национального института ядерной физики (INFN) в центральной Италии, смог измерить поток солнечных нейтрино от реакции слияния двух ядер водорода с образованием ядра дейтерия. Эта реакция, называемая pp, ответственна за 99% всей солнечной энергии, и до сих пор ни один эксперимент не наблюдал этот поток напрямую. Ранее коллаборация Борексино опубликовала результаты измерения потоков нейтрино из вторичных солнечных реакций, дочерних по отношению к реакции рр и дающих неизмеримо меньший вклад в полную солнечную энергию. Тем не менее, проведенные исследования имели огромное самостоятельное научное значение, ключевое для понимания фундаментальных свойств нейтрино.

Сама природа нейтрино, которая позволяет им ускользать из центра Солнца, создает чрезвычайно сложные проблемы при их детектировании, связанные с необходимостью создания очень больших детекторов для регистрации хотя бы нескольких событий за разумное время. Регистрация рр-нейтрино является даже более трудной задачей из-за малой энергии, самой низкой среди солнечных нейтрино и лежащей в области высокого природного фона. В эксперименте Борексино был достигнут беспрецедентно низкий уровень фона естественной радиации, который дает возможность для измерений потоков нейтрино с малыми энергиями. Подобная чувствительность является уникальной, проект Борексино на протяжении ближайших лет останется в авангарде исследований благодаря высокотехнологичным решениям, использованным при его создании. На сегодня детектор Борексино исследовал не только солнечные нейтрино, но и геонейтрино, производимые в толще Земли в процессах распада естественных долгоживущих радиоактивных изотопов. Планируются чрезвычайно интересные измерения с искусственными радиоактивными источниками нейтрино.

Результаты получены при активном участии группы ученых из Лаборатории ядерных реакций Объединенного института ядерных исследований, участвующих в эксперименте со стадии проекта. Международная коллаборация Борексино включает также научно-исследовательские институты из Италии, США, Германии, России, Польши и Франции. С российской стороны в коллаборации, помимо ОИЯИ, участвуют ученые Национального исследовательского центра «Курчатовский Институт», Петербургского института ядерной физики им. В.П.Константинова, НИИ ядерной физики им. Д.В.Скобельцына Московского государственного университета им. М.В.Ломоносова, а также ведущего вуза — Национального исследовательского ядерного университета «Московский инженерно-физический институт». Ученые планируют продолжать набор данных на протяжении следующих четырех лет, улучшая уже сделанные важные измерения как в области астрофизики, так и физики элементарных частиц.