Detectan neutrinos en el corazón del sol

• Son resultado de las reacciones de fusión nuclear que originan la energía solar
• Con estos neutrinos se obtiene información del equilibrio termodinámico del sol

Los neutrinos solares se producen en los procesos nucleares y los deterioros radiactivos de durante las reacciones de fusión en el núcleo del sol.

Utilizando uno de los detectores de neutrinos más sensibles del planeta, un equipo internacional de físicos informa en la revista Nature que ha detectado directamente neutrinos creados por el proceso de fusión protón-protón (pp) pasando por el núcleo del sol. La pp es el primer paso de una secuencia de reacciones responsables de aproximadamente el 99% de la energía del sol.

Los neutrinos solares se producen en los procesos nucleares y los deterioros radiactivos de diferentes elementos durante las reacciones de fusión en el núcleo del sol. Estas partículas fluyen fuera de la estrella a casi la velocidad de la luz, unos 420.000 millones de impactos por cada centímetro cuadrado de la superficie de la Tierra por segundo.

Debido a que sólo interactúan a través de la débil fuerza nuclear, pasan a través de la materia casi sin inmutarse, lo que los hace muy difíciles de detectar y distinguir del rastro de la desintegración nuclear de materiales ordinarios, señala el físico Andrea Pocar, de la Universidad de Masssachusetts Amherst, en Estados Unidos, y principal investigador del estudio, en el que participó un equipo de cien expertos.

“Se necesitan decenas de miles de años para que la energía que el sol irradia desde su centro se emita como luz“

"Con estos últimos datos de los neutrinos, estamos buscando directamente al impulsor del mayor proceso de producción de la energía del sol o la cadena de reacciones, pasando por su extremadamente caliente denso núcleo. Mientras que la luz que vemos del sol a diario nos llega en unos ocho minutos, se necesitan decenas de miles de años para que la energía que el sol irradia desde su centro se emita como luz", explica.

"Hemos vislumbrado el alma del sol"

"Comparando los dos tipos diferentes de energía solar irradiada, los neutrinos y la luz de la superficie, se obtiene información experimental sobre el equilibrio termodinámico del sol sobre una escala de tiempo de 100.000 años", añade Pocar.

"Si los ojos son el espejo del alma, con estos neutrinos no estamos buscando sólo en su cara, sino directamente en su núcleo. Hemos vislumbrado el alma del sol", expone.

"Hasta donde sabemos, los neutrinos son la única manera que tenemos de mirar al interior del sol. Estos neutrinos pp, emitidos cuando dos protones se fusionan formando un deuterón, son particularmente difíciles de estudiar. Se debe a que son de baja energía en el rango en el que la radiactividad natural es muy abundante y enmascara la señal de su interacción", añade.

El cazador de neutrinos, en Italia

El instrumento Borexino, situado muy por debajo de las montañas italianas de los Apeninos, detecta neutrinos cuando interactúan con los electrones de un contador de un líquido orgánico ultra-puro que centellea en el centro de una gran esfera rodeada de mil toneladas de agua. Su gran profundidad y muchas capas de protección, como las de una cebolla, mantienen el núcleo como el medio más libre de radiación en el planeta.

De hecho, es el único detector en la Tierra capaz de observar todo el espectro de los neutrinos solares simultáneamente. Los neutrinos vienen en tres tipos o "sabores".

Los de núcleo del Sol son del tipo "electrones" y, a medida que viajan lejos desde su lugar de nacimiento, oscilan o cambian entre otros dos tipos, de "muones" a "tau". Con esta y otras mediciones de neutrinos solares, el experimento de Borexino confirma con claridad este comportamiento de las partículas elusivas, resalta Pocar.

(Imagen: Modelo a escala del instrumento Borexino. BOREXINO EXPERIMENT OFFICIAL WEBSITE)

El difícil filtrado de los neutrinos

Uno de los desafíos cruciales en el uso de Borexino es la necesidad de controlar y cuantificar con precisión toda la radiación de fondo. Pocar señala que el centelleador orgánico en el centro de Borexino está lleno de un líquido como el benceno derivado de un "antíquisimo petróleo de millones de años de edad", entre los más antiguos que se pueden encontrar en la Tierra.

"Necesitábamos esto porque queremos todo el carbono-14 deteriorado o tanto como sea posible porque la partícula beta del carbono-14 se descompone cubriendo las señales de neutrinos que queremos detectar. Sabemos que hay sólo tres átomos de C14 por cada mil millones de átomos en el centelleador, mostrando cómo de ridículamente limpio está", argumenta.

Un problema relacionado que los físicos discuten en su nuevo documento es que cuando dos átomos de C14 se descomponen simultáneamente en el centelleador, un evento que ellos llaman un "choque en cadena", tiene señales similares a las de una interacción de neutrinos solares pp.