Solneutrinofysiken har tystnat under det senaste decenniet. Även om de är svåra att upptäcka tillhandahåller de den mest direkta sonden från solkärnan. När astronomer lärde sig att upptäcka dem och löste problemet med solneutrino kunde de bekräfta deras förståelse av den huvudsakliga kärnreaktionen som driver solen, proton-proton-reaktionen (pp). Men nu har astronomer för första gången upptäckt neutrinoerna i en annan, mycket sällsyntare kärnreaktion, proton-elektron-proton (pep) -reaktionen.
Vid varje given tidpunkt omvandlar flera separata fusionsprocesser Solens väte till helium och skapar energi som en biprodukt. Huvudreaktionen kräver bildning av deuterium (väte med en extra neutron i kärnan) som det första steget i en serie händelser som leder till skapandet av stabilt helium. Detta sker vanligtvis genom fusion av två protoner som avger en positron, en neutrino och en foton. Men kärnfysiker förutspådde en alternativ metod för att skapa nödvändigt deuterium. I det säkras en proton och elektron först och bildar en neutron och en neutrino, och sedan går de samman med en andra proton. Baserat på solmodeller förutspådde de att endast 0,23% av allt Deuterium skulle skapas genom denna process. Med tanke på neutrinos redan svårfångande karaktär har den minskade produktionshastigheten gjort dessa pepneutrino ännu svårare att upptäcka.
Även om de kan vara svåra att upptäcka, kan pepneutrinoer lätt urskiljas från de som skapats av pp-reaktionen. Den viktigaste skillnaden är energin de bär på. Neutrino från pp-reaktionen har ett energiområde upp till maximalt 0,42 MeV, medan pep-neutrino har en mycket utvald 1,44 MeV.
Men för att plocka ut dessa neutrinoer måste teamet noggrant rengöra uppgifterna från signaler från kosmiska strålslagor som skapar muoner som sedan kunde interagera med kol i detektorn för att generera en neutrino med liknande energi som kan skapa en falsk positiv. Dessutom skulle denna process också skapa en fri neutron. För att eliminera dessa, avvisade teamet alla signaler om neutrino som inträffade inom en kort tid från en upptäckt av en fri neutron. Sammantaget indikerade detta att detektorn fick 4 300 muoner som passerade genom den per dag, vilket skulle generera 27 neutroner per 100 ton detektorvätska, och på liknande sätt 27 falska positiva effekter.
Genom att ta bort dessa upptäckter hittade teamet fortfarande en signal om neutrinoer med lämplig energi och använde detta för att uppskatta den totala mängden pepneutrinoer som strömmar genom varje kvadratcentimeter till cirka 1,6 miljarder per sekund, vilket de noterar är i överensstämmelse med förutsägelser gjorda enligt standardmodellen som används för att beskriva solens inredning.
Bortsett från att ytterligare bekräfta astronomernas förståelse för de processer som driver solen, sätter detta fynd också begränsningar för en annan fusionsprocess, CNO Cycle. Medan denna process förväntas vara mindre i solen (vilket bara gör ~ 2% av allt producerat helium), förväntas det vara mer effektivt i varmare, mer massiva stjärnor och dominera i stjärnor med 50% mer massa än solen. Att förstå gränserna för denna process skulle hjälpa astronomer att klargöra hur dessa stjärnor också fungerar.
