نوترینوها پنجره‌ای به هسته خورشید!

در دسامبر سال گذشته میلادی، کاوشگر خورشیدی پارکر ناسا از فاصله 5.8 میلیون کیلومتری بالای سطح خورشید عبور کرد. این نزدیک‌ترین فاصله‌ای است که یک شیء ساخت بشر تا به حال به خورشید رسیده است. در حالی‌که این ماموریت دستاوردی قابل‌توجه در تحقیقات فضایی به شمار می‌رود، دانشمندان قصد دارند نه‌تنها سطح خورشید، بلکه فعالیت‌های درون هسته آن را نیز مطالعه کنند!

دلیل این امر آن است که محیط داخلی خورشید نقش مهمی در تعیین آب و هوای فضا و همچنین شرایط آب و هوایی زمین ایفا می‌کند. دانشمندان در حال حاضر برای درک پروفایل چگالی خورشید به مدل‌های نظری متکی هستند.

اکنون، مطالعه‌ای جدید امکان مطالعه فضای داخلی خورشید با استفاده از نوترینوها را بررسی می‌کند. این مطالعه نشان می‌دهد که نوترینوهای منتشرشده در طول همجوشی هسته‌ای می‌توانند اطلاعات بی‌درنگ از فرآیندهای در حال وقوع در اعماق هسته خورشید ارائه دهند. این اطلاعات می‌تواند به ما در پیش‌بینی دقیق‌تر فعالیت‌های خورشیدی کمک کند.

گرفتن نوترینوها از خورشید

به طور کلی، دانشمندان از مدل استاندارد خورشیدی (SSM) برای درک فعالیت‌های داخلی خورشید و پیش‌بینی تغییراتی که هسته آن در طول زمان تجربه می‌کند، استفاده می‌کنند. این یک مدل نظری است که بر اساس اصول بنیادی فیزیک و مشاهدات انجام شده توسط دانشمندان بنا شده است.

با این حال، نویسندگان مطالعه جدید یک رویکرد مستقیم‌تر را پیشنهاد می‌کنند. این موضوع به خوبی شناخته شده است که هسته خورشید به‌طور مداوم به دلیل واکنش‌های همجوشی، نوترینوها را منتشر می‌کند. این ذرات ریز و تقریباً بدون جرم از طریق خورشید حرکت کرده و به فضا فرار می‌کنند و برخی از آنها به سیاره ما می‌رسند.

نویسندگان این مطالعه پیشنهاد می‌کنند که در اینجا روی زمین، این نوترینوها می‌توانند توسط رصدخانه‌های زیرزمینی شناسایی شده و برای نظارت بر فعالیت‌های داخلی خورشید مورد استفاده قرار گیرند. نکته خاص در مورد نوترینوها این است که وقتی از چیزی عبور می‌کنند، اطلاعات مربوط به محیط و خواص آن را با خود حمل می‌کنند.

این اتفاق زمانی نیز می‌افتد که آنها از طریق خورشید حرکت کرده و از یک نوع به نوع دیگر تغییر می‌کنند. این تغییرات، که نوسانات نامیده می‌شوند، تحت تأثیر چگالی موادی که در داخل خورشید از آنها عبور می‌کنند، قرار می‌گیرند. با مطالعه نوسانات در سطوح انرژی مختلف، دانشمندان می‌توانند جزئیاتی در مورد ساختار چگالی خورشید فراتر از آنچه مدل‌های سنتی ارائه می‌دهند، استنباط کنند.

ساختار چگالی به نحوه توزیع جرم خورشید در اعماق مختلف اشاره دارد، اساساً اینکه از هسته تا سطح چقدر فشرده است. برخی از محققان قبلاً پیشنهاد کرده بودند که از انتشار نور (فوتون‌ها) برای مطالعه محیط خورشید استفاده شود.

با این حال، فوتون‌ها ممکن است قرن‌ها طول بکشد تا از هسته متراکم خورشید خارج شوند و این امر آنها را قادر به ارائه اطلاعات بی‌درنگ نمی‌کند. نوترینوها، از طرف دیگر، تقریباً بلافاصله عبور می‌کنند و اطلاعات بی‌درنگ از آنچه در اعماق خورشید اتفاق می‌افتد، ارائه می‌دهند.

نیاز به پیشرفت‌های جدید

در حالی‌که روش نوترینو جالب به نظر می‌رسد، هنوز مشخص نیست که دانشمندان چقدر می‌توانند از طریق آنها در مورد ساختار چگالی خورشید اطلاعات کسب کنند. اگرچه آزمایش‌های نوترینو موجود بینش‌های ارزشمندی ارائه داده‌اند، اما برای اندازه‌گیری‌های دقیق‌تر، داده‌های بیشتری مورد نیاز است.

به همین دلیل است که دانشمندان منتظر اطلاعات بیشتر از آزمایش‌های آینده مانند JUNO و DUNE هستند. اولی مخفف رصدخانه زیرزمینی نوترینو جیانگمن است. این آزمایشی در چین است که برای مطالعه نوترینوها از رآکتورهای هسته‌ای طراحی شده است.

دومی، آزمایش زیرزمینی عمیق نوترینو، یک آزمایش بزرگ در ایالات متحده است که نوترینوها را از منابع مصنوعی (مانند شتاب‌دهنده‌های ذرات) و منابع طبیعی (مانند خورشید) مطالعه خواهد کرد. یکی از اهداف اصلی آن شناسایی نوترینوهای نادر خورشیدی، از جمله نوترینوهای hep است که در هسته خورشید در طول واکنش‌های همجوشی تولید می‌شوند.

این مطالعه در arXiv منتشر شده و هنوز توسط داوران بررسی نشده است.

منبع: Interestingengineering