Один из самых распространенных элементов в солнечной атмосфере - водород также не обойден как участник процесса синтеза элементов ещё и по другому ядерному "каналу". Хорошо известно, что среди продуктов ядерных реакций довольно часто присутствуют нейтроны. Возникая в атмосфере Солнца во время различных, указанных выше, активных процессах, нейтроны быстро достигают теплового равновесия с окружающей средой. После чего они эффективно захватываются, в основном водородом. В результате синтезируется тяжелый водород - дейтерий. В одной солнечной вспышке синтезируется в среднем около тонны дейтерия. Родившееся ядро дейтерия "успокаивается", испустив гамма-квант с энергией 2,223 МэВ, процесс этот получил название радиационный захват нейтрона.
Синтез дейтерия на Солнце и состояние солнечной плазмы в период вспышки
Особый интерес к регистрации гамма-квантов, излучаемых при радиационном захвате нейтрона ядром водорода, вызван тем, что происходит он на больших глубинах солнечной атмосферы-фотосфера и подфотосферные слои Солнца, куда проникают нейтроны и где они вступают в тепловое равновесие со средой. Поэтому гамма-кванты с энергией 2,223 МэВ содержат уникальную информацию о состоянии солнечной плазмы на этих глубинах. Кроме того, временной ход гамма-излучения от радиационного захвата нейтрона ядром водорода солнечной плазмы несет в себе информацию об энергетических спектрах как генерированных нейтронов так и ускоренных во вспышке частиц. Найти возможность разделить эти каналы информации - означает получить новый источник сведений об активных процессах на Солнце. Данное направление исследований сейчас активно разрабатывается в России, Китае, Японии и в США.
В настоящее время гамма-излучение, генерированное при радиационном захвате нейтрона водородом, хорошо регистрируется аппаратурой, устанавливаемой на космических кораблях и спутниках. Используя его, уже удалось в ряде случаев установить распределение плотности солнечной плазмы по глубине. Стало ясно, что во время солнечной вспышки распределение солнечной плазмы по глубине отличается от так называемой стандартной модели Солнца. В плазме возникают локальные уплотнения. При этом они возникают как под фотосферой так и над ней. Конечно, радиационный захват нейтрона может происходить не только на ядрах водорода. На ядрах более тяжелых элементов этот процесс идет даже более эффективно. Экспериментальные трудности здесь связаны с меньшими чем водород концентрациями этих элементов на Солнце.
В дальнейшем, с развитием экспериментальной гамма-астрономии, регистрация характеристического гамма-излучения от радиационного захвата нейтрона ядрами элементов более тяжелых, чем водород позволит определять концентрацию этих элементов на больших глубинах солнечной атмосферы.
Нейтроны, возникающие при ядерных взаимодействиях во время различных по мощности активных процессах на Солнце, распространяются не только вглубь солнечной атмосферы, но и выходят в межпланетное пространство, покидая Солнце, если энергия нейтрона к тому моменту превышает 2 КэВ (вторая космическая скорость для Солнца). При этом у Солнца возникает как бы постоянное окружение из нейтронов.
Нейтронная корона Солнца
Итак, ядерные процессы в атмосфере Солнца должны привести к возникновению нейтронной короны у Солнца. Нейтроны, составляющие корону, будут обладать различной энергией. От 2 КэВ до нескольких МэВ. Максимальный поток нейтронов в нейтронной короне будет при энергии в несколько сот КэВ.
Поскольку нейтрон - частица не стабильная (он живет около15 минут) то наблюдать нейтронную корону Солнца на орбите Земли в настоящее время не представляется возможным. Надо приблизится к Солнцу, чтобы обнаружить нейтронную корону. Очень вероятно, что при подлете к Меркурию солнечная корона будет обнаружена. Расстояние между Солнцем и Землёй без особых потерь для их полного числа будут преодолевать нейтроны с энергией более 100 МэВ. Такие нейтроны возникают во время мощных солнечных вспышек и при взаимодействии высокоэнергичных галактических космических лучей с солнечной атмосферой.
Регистрация высокоэнергичных нейтронов от взаимодействия галактических космических лучей с солнечной атмосферой открывает нам уникальную возможность зондировать пространство буквально вблизи самого Солнца, то есть тех мест, куда никакой космический корабль никогда приблизиться не сможет. Что мы могли бы узнать, регистрируя высокоэнергичные нейтроны от спокойного Солнца?
Дело в том, что поток таких нейтронов определяется интенсивностью галактических космических лучей вблизи солнечной поверхности. Величина её нам совершенно не известна. Между тем ясно, что магнитное поле Солнца будет существенно уменьшать интенсивность галактических космических лучей, способных проникнуть к её поверхности, по сравнению с их интенсивностью в межзвездном пространстве. Кроме того, длительная регистрация релятивистских нейтронов от спокойного Солнца позволит определить величину модуляции интенсивности галактических космических лучей в центральной области гелиосферы.