Физикам впервые удалось зафиксировать, как нейтрино, прилетевшее от Солнца, превратило ядро атома углерода в ядро азота. Этот процесс, представляющий собой одну из самых низкоэнергетических ядерных реакций в природе, был зарегистрирован в подземной лаборатории SNOLAB в Канаде на глубине 2 километров.
Эксперимент проводился коллаборацией SNO+ с помощью детектора, представляющего собой гигантскую сферу, заполненную 800 тоннами жидкого сцинтиллятора. Толща породы над лабораторией отсеивает большинство других частиц, позволяя «ловить» преимущественно нейтрино. В сцинтилляторе естественным образом содержится около 1,1% изотопа углерода-13 (¹³C), с ядрами которого и взаимодействовали солнечные нейтрино.
В редчайшем случае столкновения нейтрино выбивает из нейтрона в ядре ¹³С электрон, превращая нейтрон в протон. Это трансформирует ядро углерода в нестабильный изотоп азота-13 (¹³N), который примерно через 10 минут распадается с испусканием позитрона. Детектор фиксирует две последовательные вспышки света от сцинтиллятора — сначала в момент трансмутации, а затем при распаде.
За 231 день наблюдений учёные зарегистрировали 60 событий-кандидатов. Статистический анализ выделил 5,6 события, вызванных именно солнечными нейтрино, что соответствует теоретическому предсказанию в 4,7 случая. Это самое низкоэнергетическое прямое измерение сечения такой реакции из когда-либо проведённых.
Открытие имеет фундаментальное значение. Оно подтверждает теоретические модели слабых взаимодействий нейтрино на предельно низких энергиях и открывает путь к использованию потока солнечных нейтрино в качестве естественного «тестового пучка» для изучения редчайших ядерных превращений, которые невозможно воспроизвести в лабораторных ускорителях.
