Les neutrinos sont des particules sans charge d'une masse environ un millionième de celle d'un électron qui sont créées par les processus nucléaires qui se produisent dans le Soleil et d'autres étoiles. Ces particules sont souvent décrites comme les « fantômes » du zoo de particules parce qu'elles interagissent si faiblement avec la matière. Un article publié dans EPJ C par la collaboration Borexino, dont XueFeng Ding, Postdoc Associate of Physics à l'Université de Princeton, États-Unis — documente les tentatives de l'expérience Borexino de mesurer pour la première fois les neutrinos de basse énergie du cycle carbone-azote-oxygène (CNO) du Soleil.

« Cet instrument géant, enterré sous les montagnes du Gran Sasso dans le Laboratoire national du Gran Sasso en Italie, capture des neutrinos fantomatiques d'un processus dit CNO au centre même du Soleil, " explique Ding. " Nous avons fait des dizaines de milliers de simulations et avons prédit que nous serions capables de prouver que ces fantômes " CNO " existent pour la première fois dans l'histoire de l'humanité. "

Le Soleil produit de l'énergie en convertissant quatre noyaux d'hydrogène en un noyau d'hélium grâce à deux mécanismes. La majorité de l'énergie produite par le Soleil est initiée par la fusion directe de deux protons en un deutéron, démarrage de la chaîne pp, l'autre mécanisme est catalysé par des noyaux plus lourds, comme le carbone, l'azote et l'oxygène, connu sous le nom de cycle CNO, qui produit environ 1 % de l'énergie produite par notre étoile. En plus de ce petit apport énergétique, le cycle du CNO devrait également produire environ 1 % des neutrinos provenant du Soleil.

"Les neutrinos du processus du cycle CNO dans le Soleil étaient restés essentiellement hypothétiques jusqu'au récent rapport de Borexino sur la conférence Neutrino 2020, " Ding dit. " Borexino recherche des neutrinos CNO depuis 2016 après l'installation du système d'isolation thermique et du système de contrôle actif de la température. Cet article rapporte une étude quantitative sur la sensibilité de Borexino dans la recherche de neutrinos CNO et explique la méthodologie."

Puisque le Soleil lui-même n'a qu'une branche CNO à 1%, et comme les neutrinos sont déjà incroyablement difficiles à détecter, il n'y a eu pratiquement aucune mesure encore du processus CNO lui-même, même si on pense qu'il s'agit de la principale voie de production d'énergie dans les étoiles beaucoup plus massives que le Soleil. Détecter les neutrinos du cycle CNO en apprendra beaucoup plus aux chercheurs, révélant à son tour les secrets cachés sous la surface des étoiles les plus massives de l'Univers.