Modello solare standard

Il Modello Solare Standard (SSM) è il miglior modello disponibile per la descrizione del Sole. A grandi linee, nel Modello Solare Standard il Sole è una sfera composta prevalentemente di un plasma di idrogeno e tenuta insieme dalla gravità. Nel nucleo del Sole la temperatura e la densità sono grandi abbastanza per consentire la conversione di nuclei di idrogeno in elio attraverso distinti processi di fusione nucleare che rilasciano una grande quantità energia producendo altresì due elettroni e due neutrini elettronici. L'energia è continuamente prodotta nel nucleo e mantiene il Sole in equilibrio: la tendenza a esplodere dovuta alle reazioni di fusione bilancia la tendenza a collassare a causa della gravità. Il modello inoltre descrive come, a causa dell'evoluzione nel tempo del rapporto tra idrogeno e elio nel nucleo, cambino la temperatura e la densità del Sole e si modifichino le sue dimensioni e la sua luminosità. In maniera simile al Modello Standard in fisica delle particelle il SSM cambia nel tempo in funzione delle nuove teorie o scoperte sperimentali.

Produzione di neutrini

In una stella le diverse interazioni che fondono l'idrogeno in elio possono produrre anche neutrini. Nel sole la maggioranza dei neutrini è prodotta attraverso la catena pp, un processo in cui quattro protoni sono combinati per produrre due protoni, due neutroni, due elettroni e due neutrini elettronici. I neutrini sono prodotti anche dal ciclo CNO, ma tale processo è considerevolmente meno importante nel Sole rispetto ad altre stelle.

La maggior parte dei neutrini prodotti nel Sole proviene dal primo passaggio della catena pp, ma la loro energia (<0.425 MeV)^[1] è troppo bassa per poterlici rivelare efficacemente. Il decadimento beta inverso del Be-7 produce neutrini di circa 0.9 o 0.4MeV.^[1] Un altro ramo della catena pp produce i "neutrini del boro-8", il cui massimo di energia è posto a circa 15 MeV e che pertanto sono più facili da osservare. Infine, una rara interazione della catena pp produce i "neutrini hep", quelli con energia più alta: è previsto che questi abbiano una energia massima di 18 MeV, tuttavia, essendo questi molto più rari, non sono ancora stati osservati.

Rilevazione dei neutrini

La debolezza dell'accoppiamento del neutrino con altre particelle implica che la maggior parte dei neutrini prodotti nel nucleo solare può attraversare il sole senza essere assorbito. È quindi possibile osservare il nucleo del Sole direttamente rilevando questi neutrini.

Predire la temperatura del nucleo

Il flusso di neutroni del boro 8 è altamente sensibile alla temperatura del nucleo del sole^[2]: $\phi (^{8}B)\propto T^{25}$

Questo permette di applicare il modello solare standard a una misura precisa del flusso di neutrini per ottenere una stima della temperatura del sole. Dopo la pubblicazione dei risultati dell'esperimento SNO, ottenendo una temperatura pari a $15.7\times 10^{6}K\pm 1\%$ .^[3]