Данные нейтринных обсерваторий TRIDENT и JUNO повысят точность моделирования солнечных недр в реальном времени

09.03.2025 12:28:00 | iXBT.com

Учёные приближаются к созданию «карты» солнечных недр с помощью нейтрино — частиц, рождающихся в ядерных реакциях внутри Солнца. Эти почти безмассовые частицы, свободно проходящие сквозь материю, несут уникальную информацию о процессах в ядре звезды. В отличие от фотонов, которые могут покидать солнечные недра лишь спустя сотни тысяч лет из-за постоянного рассеяния в плотной плазме, нейтрино достигают Земли практически мгновенно, давая актуальные данные о текущем состоянии Солнца.

Основой для исследований служит Стандартная солнечная модель (SSM), которая описывает структуру и эволюцию звезды. Однако до сих пор данные о плотности и температуре ядра Солнца оставались теоретическими расчётами, основанными на наблюдениях за поверхностью. Нейтрино, генерируемые разными типами термоядерных реакций (например, протон-протонным циклом или CNO-циклом), обладают уникальными энергетическими «подписями», анализ которых позволит уточнить распределение плотности в солнечном ядре.

Иллюстрация: TRIDENT

Китайские исследователи разрабатывают обсерваторию TRIDENT для детектирования солнечных нейтрино. Проект включает подводный симулятор, где тестируются методы регистрации частиц.

Параллельно международная группа учёных, включая Питера Б. Дентона из Брукхейвенской национальной лаборатории и Чарльза Гурли из Политехнического института Ренсселера, доказала, что колебания нейтрино (смена их «аромата» — электронного, мюонного или тау-типа) в зависимости от плотности среды — ключ к расшифровке структуры Солнца. Это явление, известное как эффект Михеева-Смирнова-Вольфенштейна (MSW), позволяет связать зафиксированный на Земле поток нейтрино с плотностью в зоне их образования.

Однако метод имеет ограничения: SSM по-прежнему требует калибровки через данные независимых экспериментов, например, измерений нейтрино из ядерных реакторов. Для повышения точности необходимы проекты вроде JUNO (Китай) и DUNE (США), которые улучшат понимание нейтринных осцилляций. Совместный анализ данных от солнечных и реакторных нейтрино, как отмечают авторы исследования, поможет построить более точную 3D-модель солнечного ядра и проверить предсказания SSM.

Солнце, возраст которого оценивается в 4,6 млрд лет, остаётся главным источником энергии для Земли, но его внутренние процессы до сих пор изучены недостаточно. Нейтринная астрономия, развиваемая проектами вроде TRIDENT, открывает новую эру в исследовании не только Солнца, но и других звёзд, чьи частицы могут быть зарегистрированы в будущем.

Подробнее