Mis paneb Päikese särama?

Allikas: http://teadus.err.ee
Päikeseta poleks elu. Nii pole imestusväärne, et päikeseenergia päritolu leidmine oli teadlaste jaoks oluliseks küsimuseks mitmeid sajandeid.
Millest tekib päikeseenergia?

Kuigi astrofüüsikud on leidnud juba ammu kinnitust, et Päikeselt Maani jõudev energia ei vallandu mitte hiiglasliku söepalli põlemisel, vaid termotuumareaktsioonide käigus, põhineb täpne reaktsiooniahel siiski suuresti teoreetikute arvutustel. Füüsikud on suutnud nüüd viimaks registreerida osakesi, mis tekkisid kahe prootoni deuteeriumiks sulandumise tagajärjel.

Päikeseta poleks elu. Nii pole imestusväärne, et päikeseenergia päritolu leidmine oli teadlaste jaoks oluliseks küsimuseks mitmeid sajandeid. Potentsiaalne kütuseallikas seadis piirid isegi inimeste maailmapildile. Kui energia oleks pärinenud hõõguvalt söetükilt, poleks 2000 aasta vanuses Maas olnud midagi erilist. 19. sajandiks oli jõutud gravitatsiooni mõjul kokku tõmbuva gaasipallini. Kuid isegi siis poleks saanud Päike olla Lord Kelvini arvutuste kohaselt vanem kui 30 miljonit aastat – kaugelt vähem kui Charles Darwin kivimite alusel ennustas.

Maailmapilti muutis radikaalselt alles relatiivsusteooria, mis pani paari massi ja energia. Arthur Eddington pakkus 1920. aastal prootoni ja neljast prootonist koosneva heeliumi massi erinevuse põhjal välja, et energia tuleneb prootonite heeliumiks muundumisest. Termotuumareaktsioonid hoiaksid tähte põlemas miljardeid aastaid. Käsikäes kvantmehaanika arenguga suudeti tuletada ka oletatav reaktsiooniahel, mis heeliumini sünteesimiseni viib. Oletuse kontrollimine polnud aga pikka aegasirgjooneline üritus – termotuumareaktsioonid toimuvad sügaval Päikese sisemuses.

Lahendust pakkusid samade reaktsioonide käigus vallanduvad neutriinod. Kummitusosakesed, mis suudavad läbistada isegi valgusaasta paksuseid pliiseinu. Kui valgusel kulub tähe pinnale jõudmine aega kümneid tuhandeid aastaid, siis neutriinod jõuavad Maani kümnekonna minutiga. Osakeste poolt kantavast energiast saab aga tuletada, millise termotuumareaktsiooni käigus need täpselt tekkisid.

Prooton-prooton termotuumareaktsiooni, mis reaktsiooniahela vundamendi moodustab, neutriinode leidmine nõudis aga äärmiselt tundlikku detektorit. Vaatamata oma kummituslikkusele põrkavad neutriinod aega-ajalt aatomiga, mille tulemusel lüüakse üks elektronidest selle küljest lahti, tekitades õrna valgusejälje. Potentsiaalselt signaali matkivate allikate vähendamiseks asub piisavalt tundlik Itaalias paiknev Borexino eksperiment 1400 meetri sügavusel maa-all.

Kuid isegi siis oli andmete analüüsimine Andrea Pocero töörühma jaoks vaevanõudev. Radioaktiivse süsinik-14 lagunemisel tekib sarnane signaal. Mitmete aastate järel suutis Pocero kolleegidega eristada siiski piisavalt palju signaale, et usaldusväärselt huvialuste neutriinode olemasolu kinnitada. Tulemused annavad kinnitust, et astrofüüsikud mõistsid enam kui 70 aasta eest Päikesel toimuvat juba küllaltki hästi. Analoogia põhjal saab neid laiendada 90 protsendile Linnutee tähtedele.

Samuti pakub see võimalust kontrollida mitmete teiste teooriate paikapidavust. Näiteks on neutriinodel omadus oma maitset muuta – elektronneutriinod saavad muunduda näiteks müüon- ja tauneutriinodeks. Teooria kohaselt tuleb taolisi muundumusi madalama energiaga sh pp-neutriinode puhul ette harvem.

Lisaks saaks pp-neutriinode alusel kontrollida seost Päikese ereduse ja tuumas vallanduva energia vahel. Kuna tähevalgusel võtab tähe pinnale jõudmine aega umbes 100 000 aastat, poleks võimalik ebakõla avastada, kui tuuma temperatuur lühematel ajaskaaladel muutub. Neutriinodega saaks tuuma kraadida aga aastate lõikes.

Uurimus ilmus ajakirjas Nature.

Allikas: http://teadus.err.ee

Lisa kommentaar

Kommentaarid