Forskare med SNO+-detektorn i Kanada har observerat solneutriner som omvandlar kol-13 till kväve-13, vilket markerar en av de lägsta energiernas neutrinoreaktioner som detekterats. Denna bedrift byggde på spårning av parvisa ljusblixtar separerade med minuter. Upptäckten bygger på tidigare neutrinoforskning som belönades med Nobelpriset.
Neutriner, flyktiga partiklar som produceras i solens kärna, interagerar sällan med materia och har därför fått smeknamnet 'spökpartiklar'. I ett genombrott fångade forskare vid SNO+-experimentet dessa partiklar som inducerar en omvandling i kolatomer djupt under jord. nSNO+-detektorn, belägen två kilometer under jord vid SNOLAB i Sudbury, Kanada, skyddar känsliga mätningar från kosmiska strålar. Den fungerar i en aktiv gruva och använder en vätskebaserad scintillator innehållande kol-13 för att detektera interaktioner. Teamet använde en 'fördröjd sammanfallnad'-metod och identifierade händelser genom en initial ljusblixt från en neutrino som träffar en kol-13-kärna, följt av en andra blixt från sönderfallet av den resulterande radioaktiva kväve-13 efter cirka tio minuter. nDatainsamlingen sträckte sig över 231 dagar, från 4 maj 2022 till 29 juni 2023, och gav 5,6 sådana händelser – i nära överensstämmelse med de förutsagda 4,7 från solneutriner. Denna observation ger den första direkta mätningen av tvärsnittsarean för denna reaktion till kväve-13:s grundtillstånd. nHuvudförfattaren Gulliver Milton, doktorand vid University of Oxfords fysikavdelning, uppgav: «Att fånga denna interaktion är en enastående bedrift. Trots kolisotopens sällsynthet kunde vi observera dess interaktion med neutriner, som föddes i solens kärna och reste enorma avstånd för att nå vår detektor.» nMedförfattaren professor Steven Biller tillade: «Solneutriner har varit ett fascinerande studieobjekt i många år, och mätningarna av dessa av vår föregångarexperiment SNO ledde till Nobelpriset i fysik 2015. Det är anmärkningsvärt att vår förståelse av solens neutriner har avancerat så långt att vi nu kan använda dem för första gången som en 'teststråle' för att studera andra typer av sällsynta atomreaktioner!» nSNO+ efterträder SNO-experimentet, som löste solneutrinoproblemet och bidrog till Nobelpriset 2015 som tilldelades Arthur B. McDonald. SNOLABs forskare Dr. Christine Kraus noterade: «Denna upptäckt utnyttjar den naturliga förekomsten av kol-13 i experimentets vätskeskintillator för att mäta en specifik, sällsynt interaktion... dessa resultat representerar den lägsta energinivån för observation av neutrinoreaktioner på kol-13-kärnor hittills.» nDessa resultat, publicerade i Physical Review Letters 2025, öppnar dörrar för studier av andra lågenergiprocesser hos neutriner och förbättrar insikterna i stjärnens kärnfusion och kosmisk evolution.