Впервые в истории изучения Солнца международным коллективом ученых, объединенных в коллаборацию Борексино, были выполнены измерения энергии нашей звезды в момент ее генерации. Эти результаты анонсированы в статье, опубликованной в престижном междисциплинарном научном журнале "Nature".
Это очень важное достижение стало возможно, благодаря регистрации солнечных нейтрино, которые рождаются в ядерных процессах глубоко в недрах Солнца, затем беспрепятственно проходят толщи солнечного вещества и в течение примерно восьми минут достигают Земли. До настоящего времени все измерения солнечной энергии основывались на излучении солнечной фотосферы, т.е. знакомого всем солнечного света, который освещает наше небо и согревает Землю. Но энергия, уносимая солнечным светом, была произведена в термоядерных процессах около 100 000 лет назад, что, по одной из версий, составляет среднее время для энергии для того, чтобы просочиться из центральных областей Солнца и достичь его поверхности.
Сравнение между измерениями коллаборации Борексино и светового излучения Солнца доказывает, что энерговыделение Солнца не менялось за исторически длительный период времени.
Детектор Борексино, установленный в подземной лаборатории Гран Сассо Национального института ядерной физики Италии (INFN), измерял поток солнечных нейтрино, образованных в термоядерной реакции слияния двух ядер водорода с образованием ядра дейтерия. Эта так называемая рр-реакция образует около 99% всей солнечной энергии. Ранее с помощью детектора Борексино уже измеряли потоки нейтрино от последующих ядерных процессов, но их вклады в производство солнечной энергии много меньше. Тем не менее, проведенные исследования имели самостоятельное научное значение, ключевое для понимания фундаментальных свойств нейтрино – неуловимых членов семейства элементарных частиц.
Сама природа нейтрино, которая позволяет им ускользать из центра Солнца, создает также и чрезвычайно сложные проблемы их детектирования на Земле, связанные с необходимостью создания очень больших детекторов для регистрации всего лишь нескольких событий. Регистрация рр-нейтрино оказалась даже более трудной задачей из-за их маленькой энергии, фактически самой низкой среди солнечных нейтрино, и лежащей в области высокого природного фона. В эксперименте Борексино был достигнут беспрецедентно низкий уровень фона, что дает уникальную возможность выполнить такие измерения. Несомненно, детектор Борексино является уникальным, благодаря инновационным технологиям, использованным при его создании, которые позволяют изучать не только нейтрино, испущенные Солнцем, но и нейтрино, образованные в недрах нашей Земли, и даже нейтрино от искусственных радиоактивных источников.
Международный коллектив, участвующий в эксперименте Борексино, включает физиков из нескольких научных центров Европы, России и США. С российской стороны в работах участвуют ученые Национального исследовательского центра “Курчатовский Институт”, Объединенного института ядерных исследований, НИИ ядерной физики имени Д.В. Скобельцына Московского государственного университета имени М.В.Ломоносова, а также ведущего ВУЗа – Национального исследовательского ядерного университета "Московский инженерно-физический институт". Ученые продолжат эксперимент в следующие четыре года, улучшая точность уже полученных результатов. Также есть планы дальнейших исследований в области физики частиц и астрофизики.