Основываясь на современных представлениях об эволюции
Солнца и составе солнечного вещества, можно утверждать, что 98% солнечной
энергии генерируется в результате реакций pp - цепочки, а CNO-цикл поставляет
лишь 2% солнечной энергии.
Как экспериментально проверить, действительно ли на Солнце
протекают термоядерные реакции с образованием гелия из ядер водорода? Поскольку
в условиях Солнца электромагнитное излучение имеет пробег около 1 см, из
внутренних областей оно выходит наружу сильно трансформированным в результате
рассеяния. Даже если в центре Солнца происходит какое-либо событие,
сопровождающееся излучением большого числа фотонов, следы этого события в виде
фотонов появятся на поверхности Солнца примерно через 107 лет. Таким
образом, использование обычных оптических и радиоастрономических методов дает
информацию об излучении лишь с поверхности звезд. Единственным источником,
дающим информацию о событиях, происходящих в недрах Солнца, является нейтрино. В
любом варианте pp-цепочки (рис. 14) образуется 1 - 2 нейтрино. Наблюдение
солнечных нейтрино позволяет осуществить наиболее непосредственную проверку
модели термоядерных реакций на Солнце.
Зная величину энергии, выделяющейся в одном акте образования
ядра 4He (около 25 МэВ), и величину полной энергии, излучаемой с
поверхности Солнца в секунду, т.е. солнечной светимости (L = 2.4·1039 МэВ/с), можно оценить поток нейтрино F ,
падающий на поверхность Земли:
1011 нейтрино/см2·с
(R - расстояние от Земли до Солнца).
Рис. 19. Рассчитанный спектр солнечных нейтрино. Показаны также пороги регистрации нейтрино различными методами. |
Несмотря на огромную величину потока нейтрино, падающего
на Землю, зарегистрировать его довольно трудно, так как сечение взаимодействия
нейтрино определяется величиной порядка 10-43 см2. Исходя
из энергии, выделяющейся в приведенных выше ядерных реакциях, можно рассчитать
энергетический спектр нейтрино, образующихся в протонном и CNO - циклах на
Солнце.
Рассчитанный спектр солнечных нейтрино показан на рис. 19.
Видно, что основной выход нейтрино обусловлен реакцией
p + p