Исследователи из итальянского Национального института ядерной физики (Italian National Institute for Nuclear Physics, INFN) впервые в истории науки обнаружили частицы нейтрино, порожденные в недрах Солнца в результате достаточно редкой для нашего светила реакции ядерного синтеза. Некоторые из параметров нейтрино, зарегистрированных датчиком Borexino, находящимся в лаборатории Gran Sasso в 65 километрах от Рима, указали на то, что эти частицы получились в ходе углеродо- азотно-кислородного цикла ядерного синтеза (carbon-nitrogen-oxygen, CNO), который является достаточно редким видом синтеза для нашего светила. И данное открытие является первым практическим подтверждением некоторых из самых важных астрофизических теорий.

Возможность существования CNO-цикла ядерного синтеза была теоретически обоснована в 1938 году, но с 1956 года, с момента, когда частицы нейтрино были впервые зарегистрированы учеными, не было получено ни одного подтверждения упомянутой выше возможности. Строительство детектора нейтрино Borexino преследовало именно цель в получении такого подтверждения. А конструкция детектора, напоминающее строение луковицы, и 300 тонн заполняющей его воды сделали этот детектор крайне высокочувствительным, но стойким к нежелательным воздействиям от космической радиации и излучений других типов.

Через 300 тонн воды датчика Borexino ежесекундно проходит триллионы нейтрино, порожденных в недрах Солнца. Лишь несколько десятков этих частиц взаимодействуют в молекулами воды, порождая очень слабые вспышки света, которые в абсолютной темноте подземного резервуара регистрируются высокочувствительными фотоумножителями.

Отметим, что большинство звезд, включая наше Солнце, пережигают водород, самый простой и самый распространенный элемент во Вселенной, в гелий посредством протон-протонного цикла ядерного синтеза, во время которого образуются ядра бериллия, лития и бора, распадающиеся потом на ядра гелия. На такой вид синтеза приходится около 99 процентов от вырабатываемого Солнцем общего количества энергии, и лишь один процент энергии вырабатывается в результате CNO-синтеза.
Однако, самые большие звезды во Вселенной, такие, как красный гигант Бетельгейзе, который в 700 раз крупнее и в 20 раз массивнее Солнца, более горячи. Это, в свою очередь, означает, что в их недрах основным видом ядерного синтеза является синтез CNO-последовательности, который пережигает водород в гелий путем бесконечных циклических преобразований ядер в ядра углерода, азота и кислорода, выступающих в роли своего рода катализаторов.

И самым интересным является то, что по подсчетам ученых не протон-протонный цикл, а именно CNO-цикл ядерного синтеза является основной движущей силой нашей Вселенной на сегодняшний день. Но относительно малая интенсивность реакций такого синтеза в недрах Солнца делала невозможным подтверждение возможности его существования до последнего момента времени.

И в заключении следует отметить, что подтверждение существования CNO-цикла ядерного синтеза в Солнце может послужить, в некоторой степени, объяснением существования темной материи, для которой частицы нейтрино могут играть важную роль. Более того, обнаруженная асимметрия между нейтрино и соответствующими античастицами может стать причиной, по которой в видимой части нынешней Вселенной практически не наблюдается никакой антиматерии естественного происхождения. Другими словами, данное открытие может помочь ученым найти ответы на самые важные из космологических и астрофизических вопросов современности.