La física de los neutrinos solares se ha calmado en la última década. Aunque son difíciles de detectar, proporcionan la sonda más directa del núcleo solar. Una vez que los astrónomos aprendieron a detectarlos y resolvieron el problema del neutrino solar, pudieron confirmar su comprensión de la principal reacción nuclear que alimenta al sol, la reacción protón-protón (pp). Pero ahora, los astrónomos han detectado por primera vez los neutrinos de otra reacción nuclear mucho más rara, la reacción protón-electrón-protón (pep).
En cualquier momento, varios procesos de fusión separados están convirtiendo el hidrógeno del Sol en helio, creando energía como un subproducto. La reacción principal requiere la formación de deuterio (hidrógeno con un neutrón adicional en el núcleo) como el primer paso en una serie de eventos que conducen a la creación de helio estable. Esto generalmente ocurre mediante la fusión de dos protones que expulsa un positrón, un neutrino y un fotón. Sin embargo, los físicos nucleares predijeron un método alternativo para crear el deuterio necesario. En él, un protón y un electrón se fusionan primero, formando un neutrón y un neutrino, y luego se unen con un segundo protón. Basado en modelos solares, predijeron que solo el 0.23% de todo el Deuterio sería creado por este proceso. Dada la naturaleza ya esquiva de los neutrinos, la disminución de la tasa de producción ha hecho que estos neutrinos sean aún más difíciles de detectar.
Si bien pueden ser difíciles de detectar, los neutrinos de pep se distinguen fácilmente de los creados por la reacción pp. La diferencia clave es la energía que llevan. Los neutrinos de la reacción pp tienen un rango de energía de hasta un máximo de 0,42 MeV, mientras que los neutrinos de pep llevan un muy selecto 1,44 MeV.
Sin embargo, para elegir estos neutrinos, el equipo tuvo que limpiar cuidadosamente los datos de las señales de los rayos cósmicos que crean muones que luego podrían interactuar con el carbono dentro del detector para generar un neutrino con energía similar que podría crear un falso positivo. Además, este proceso también crearía un neutrón libre. Para eliminarlos, el equipo rechazó todas las señales de neutrinos que ocurrieron en un corto período de tiempo a partir de la detección de un neutrón libre. En general, esto indica que el detector recibió 4,300 muones que lo atraviesan por día, lo que generaría 27 neutrones por 100 toneladas de líquido detector, y de manera similar, 27 falsos positivos.
Al eliminar estas detecciones, el equipo aún encontró una señal de neutrinos con la energía adecuada y la usó para estimar que la cantidad total de neutrinos pep que fluye a través de cada centímetro cuadrado es de aproximadamente 1,6 mil millones, por segundo, lo que señalan que está de acuerdo con las predicciones hechas por el modelo estándar utilizado para describir el funcionamiento interior del sol.
Además de confirmar aún más la comprensión de los astrónomos de los procesos que alimentan al Sol, este hallazgo también impone limitaciones en otro proceso de fusión, el Ciclo CNO. Si bien se espera que este proceso sea menor en el Sol (produciendo solo ~ 2% de todo el helio producido), se espera que sea más eficiente en estrellas más calientes y masivas y que domine en estrellas con un 50% más de masa que el Sol. Una mejor comprensión de los límites de este proceso ayudaría a los astrónomos a aclarar cómo funcionan esas estrellas también.
