As partículas foram capturadas pelo Observatório Borexino nos Laboratórios Nacionais do Gran Sasso, na Itália, e seu profundo estudo poderia ajudar a resolver o enigma da metalicidade do Sol.
A descoberta foi publicada para a conferência virtual Neutrino 2020 apoiando a teoria de que os neutrinos solares deveriam surgir dos ciclos de prótons e CNO (carbono, nitrogênio-oxigênio). No primeiro caso, quatro prótons de hidrogênio se fundem para formar hélio, e este ciclo representa quase toda a energia liberada pelo Sol (mais de 99%).
O segundo cenário, que inclui as estrelas massivas, envolve os núcleos de átomos de carbono, nitrogênio e oxigênio em uma reação termonuclear.
Atualmente, os físicos somente encontraram neutrinos que se formam como um subproduto do ciclo de prótons, enquanto que outras partículas continuam difíceis de encontrar.
O neutrino do ciclo CNO foi capturado graças à instalação de uma espécie de esfera de aço cheia de 280 toneladas de cintilação em meio líquido, uma substância capaz de emitir luz quando é atingida por partículas.
Desta forma, as erupções de luz captam milhares de fotomultiplicadores na superfície interior da esfera. Ainda que dezenas de bilhões de neutrinos atravessem um centímetro quadrado cada segundo, somente conseguem se registrar poucas dezenas de eventos de interação neutrino-líquido dentro da esfera cada dia.
A intensidade do fluxo de neutrinos e sua energia podem ser utilizadas para determinar a reação nuclear que os gerou. O principal problema consistia em distinguir os neutrinos que surgiam no ciclo do CNO das partículas que são criadas por vestígios de isótopos de bismuto-210 em decomposição com a formação de polônio-210.
O bismuto, por sua vez, surge da decomposição dos isótopos de chumbo contidos na superfície interior da nave. Entretanto, o polônio se filtrou no líquido e se espalhou no mesmo devido à mistura térmica, o que torna difícil quantificar a contribuição do bismuto em relação ao sinal de neutrinos.
Os pesquisadores também instalaram telas especiais de isolamento térmico para evitar que o cintilador convulsione dentro da esfera e observaram a estabilização do líquido durante vários anos. Somente depois deste longo procedimento foi possível separar os sinais de neutrinos cujas fontes eram tanto o bismuto como o ciclo CNO.
Os resultados do experimento concluíram que 700 milhões de ciclos de CNO passam através de um centímetro quadrado da superfície da Terra cada segundo. A descoberta destes neutrinos ajudará os cientistas a determinar com precisão a metalicidade da superfície do Sol, ou seja, o conteúdo de elementos mais pesados que o hélio.