Физики, которые принимают участие в эксперименте Borexino, смогли зарегистрировать электронные антинейтрино, зародившиеся в недрах Земли в результате процессов распада радиоактивных изотопов. В статье журнала Europhysics Letters B ученые назвали эти частицы геонейтрино, это значит, что их источником стала наша планета.

Нейтрино называют нейтральные стабильные частицы, которые участвуют лишь в слабом и гравитационном взаимодействиях. Нейтрино, имеющие небольшую энергию, очень слабо взаимодействуют с веществом. Обычно источниками нейтрино являются Солнце или космическое излучение в тех случаях, когда оно взаимодействует с ядрами атомов, которые находятся в земной атмосфере.

Тем не менее, физики считают, что электронные антинейтрино могут зарождаться и в земных недрах. Это происходит в результате бета-распада изотопа 40K, а также отдельных нуклидов, составляющих цепи распада изотопов-«долгожителей» 238U и 232Th. Измерив потоки геонейтрино, ученые смогут объяснить, каким образом распределены на планете радиоактивные элементы и чем важны процессы их распада.

Для того, чтобы успешно зарегистрировать электронные антинейтрино, необходим детектор большого объема, находящийся в лаборатории, полностью изолированной от любых фоновых излучений. В детекторе нейтрино взаимодействует с протонами, образуя в результате позитроны и нейтроны. Из них формируются гамма-частицы, вспышки которых и обозначают регистрацию геонейтрино.

Эксперимент Borexino проходит в Италии, в Национальной лаборатории Гран-Сассо. Лаборатория находится на расстоянии сотен километров от ближайших реакторов и на глубине почти 1,5 км. От излучений ее защищает толстый слой горных пород. Огромный детектор состоит из нескольких частей: центр его представляет собой сферу из нейлона с диаметром 4,25 м, заполненную 278 т псевдокумола с небольшой частью дифенилоксазола. Он окружен второй сферой, сделанной из нержавеющей стали диаметром 13,7 м с 890 т того же сцинтиллятора внутри, которая защищает центр от излучений извне. Все это погружено в 2400 т чистейшей воды.

Специалисты собирали данные почти два года, точнее 537,2 дня непрерывной работы оборудования. За это время они зафиксировали 9,9 событий-вспышек (погрешность от -3,4 до 4,1). Участник Borexino Джанпаоло Беллини считает это первым подтверждением регистрации геонейтрино.