A física dos neutrinos solares se acalmou na última década. Embora difíceis de detectar, eles fornecem a sonda mais direta do núcleo Solar. Uma vez que os astrônomos aprenderam a detectá-los e resolverem o problema dos neutrinos solares, puderam confirmar sua compreensão da principal reação nuclear que alimenta o sol, a reação próton-próton (pp). Mas agora, os astrônomos detectaram pela primeira vez os neutrinos de outra reação nuclear muito mais rara, a reação próton-elétron-próton (pep).
A qualquer momento, vários processos de fusão separados estão convertendo o hidrogênio do Sol em hélio, criando energia como subproduto. A reação principal requer a formação de deutério (hidrogênio com um nêutron extra no núcleo) como o primeiro passo de uma série de eventos que levam à criação de hélio estável. Isso geralmente ocorre pela fusão de dois prótons que ejeta um pósitron, um neutrino e um fóton. No entanto, os físicos nucleares previram um método alternativo para criar o deutério necessário. Nele, um próton e um elétron se fundem primeiro, formando um nêutron e um neutrino, e depois se juntam a um segundo próton. Com base em modelos solares, eles previram que apenas 0,23% de todo o Deutério seria criado por esse processo. Dada a natureza já ilusória dos neutrinos, a taxa reduzida de produção tornou esses pep neutrinos ainda mais difíceis de detectar.
Embora possam ser difíceis de detectar, os neutrinos pep são facilmente distinguíveis dos criados pela reação pp. A principal diferença é a energia que eles carregam. Os neutrinos da reação pp têm uma faixa de energia de no máximo 0,42 MeV, enquanto os neutrinos pep transportam 1,44 MeV muito selecionados.
No entanto, para selecionar esses neutrinos, a equipe teve que limpar cuidadosamente os dados dos sinais dos ataques de raios cósmicos, que criam múons que podem interagir com o carbono dentro do detector para gerar um neutrino com energia semelhante que pode gerar um falso positivo. Além disso, esse processo também criaria um nêutron livre. Para eliminá-los, a equipe rejeitou todos os sinais de neutrinos que ocorreram em um curto período de tempo com a detecção de um nêutron livre. No geral, isso indicou que o detector recebeu 4.300 múons passando por ele por dia, o que geraria 27 nêutrons por 100 toneladas de líquido do detector e, da mesma forma, 27 falsos positivos.
Ao remover essas detecções, a equipe ainda encontrou um sinal de neutrinos com a energia apropriada e usou isso para estimar a quantidade total de pep neutrinos que fluem por cada centímetro quadrado em cerca de 1,6 bilhão por segundo, o que eles observam estar de acordo com as previsões feitas pelo modelo padrão usado para descrever o funcionamento interior do sol.
Além de confirmar ainda mais o entendimento dos astrônomos sobre os processos que alimentam o Sol, essa descoberta também impõe restrições a outro processo de fusão, o Ciclo CNO. Embora se espere que esse processo seja menor ao Sol (produzindo apenas ~ 2% de todo o hélio produzido), espera-se que seja mais eficiente em estrelas mais quentes e mais massivas e domine estrelas com 50% mais massa que o Sol. Uma melhor compreensão dos limites desse processo ajudaria os astrônomos a esclarecer como essas estrelas também funcionam.
