“Nuestras observaciones esencialmente confirman que comprendemos cómo brilla el Sol”, dijo Frank Calaprice, profesor de física e investigador principal del equipo de Princeton. “Los físicos han tenido teorías sobre las reacciones nucleares en el interior del Sol durante años, pero las observaciones directas han permanecido esquivas. Ahora comprendemos estas reacciones mucho mejor”.

Las precisas medidas de los científicos sobre la energía de los neutrinos proporcionan una prueba buscada desde hace tiempo de la teoría sobre cómo se producen estos neutrinos.

En estrellas del tamaño del Sol, la mayor parte de la energía solar se produce mediante una compleja cadena de reacciones nucleares que convierten en hidrógeno en helio. Comenzando con los protones del núcleo de hidrógeno, la cadena toma distintas vías para finalizar con la creación de un núcleo de helio y la producción de la luz solar.

Los pasos a lo largo de dos de estas rutas requieren la presencia del elemento berilio, y los físicos han teorizado que estos pasos son los responsables de crear aproximadamente el 10 por ciento de los neutrinos del Sol. Pero las limitaciones tecnológicas han hecho que la teoría haya sido difícil de comprobar hasta ahora.

El detector gigante Borexino del laboratorio de Gran Sasso, situado más de un kilómetro bajo la superficie de la Tierra, superando estas limitaciones, permite al equipo observar los neutrinos de baja energía, que interactúan extremadamente poco con otras formas de la materia. Los científicos han deseado una forma de detectarlos, debido a que surgen prácticamente sin cambios de su camino a través del interior del sol a la Tierra – ofreciendo una visión sin manchas del proceso que los forjó. La mayoría de partículas que surgen del Sol les lleva tanto tiempo escapar del interior que cambian drásticamente antes de que los científicos puedan estudiarlas, por lo que ha sido difícil probar cómo crea el Sol su energía. Los neutrinos proporcionan una clave debido a que escapan antes de que tengan tiempo de cambiar.

“Los hallazgos demuestran que la comprensión científica de la cadena de procesos nucleares que hacen que brille el sol es esencialmente correcta, al menos la parte de la cadena que involucra los procesos de berilio”, dijo Calaprice. “La reacción no genera un gran porcentaje de la energía del Sol, pero confirmar que lo comprendemos nos hace estar más seguros de que conocemos cómo funcionan otros procesos que crean la luz solar”.

Los resultados tratan también otra antigua cuestión. Los detectores altamente sensibles han confirmado las teorías sobre por qué los experimentos anteriores habían encontrado menos neutrinos solares de los esperados en altas energías, un problema que proviene de la extraña capacidad de las partículas para oscilar de una forma a otra conforme viajan a través del espacio. Aunque el Sol sólo produce neutrinos electrón, estos pueden cambiar a neutrinos tau o muón, que se han mostrado más difíciles de detectar.

Observar los neutrinos de alta energía puede ayudar a los científicos a comprender otros efectos predichos para la oscilación de neutrinos que aún no han sido comprobados.

“Este experimento es un avance importante hacia la comprensión detallada de la física de los neutrinos usando neutrinos del Sol”, dijo el físico Morgan Wascko, co-portavoz del experimento de neutrinos SciBooNE en el Laboratorio Acelerador Nacional Fermi. “Usar estas partículas para observar el Sol es importante debido a que nos dan una gran información sobre la forma en que funciona el universo, dado que está repleto de estrellas”.

El equipo completo de investigación del experimento de Borexino, que incluye a más de 100 científicos de muchas instituciones mundiales, publicará sus hallazgos en una próxima edición de la revista científica Physics Letters B. Os colegas de Princeton de Calaprice incluyen a Cristiano Galbiati, profesor asistente de física y a Jay Benziger, profesor de ingeniería química.

Este experimento fue patrocinada por la Fundación Nacional de Ciencia.

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