通過捕捉來自太陽核心的中微子,物理學家填補了核聚變如何為恆星提供動力的最後一個遺漏的細節。
這項探測證實了數十年前的理論預測,即太陽的某些能量是由一系列涉及碳和氮核的反應產生的。這個過程融合了四個質子,形成一個氦核。該氦核釋放出兩個中微子以及其他亞原子粒子和大量能量。
儘管這種碳-氮(CN)反應不是太陽唯一的聚變途徑,產生的能量不到太陽能量的1%。但它被認為是較大恆星中的主要能源。
6月23日,Borexino太陽中微子實驗項目報告了尚未被同行評審的研究結果。結果顯示,實驗首次直接檢測到了來自太陽的中微子。
該項目實驗室設在義大利地下超過一公裡的巖石處,使用278噸特殊處理的液態碳氫化合物作為探測裝置。數量很少的來自太陽的中微子會被碳氫化合物中的電子彈回,產生閃光,然後由探測器內襯的光子傳感器拾取。
該實驗有很大的難度。主要是因為來自太陽CN反應鏈的中微子相對較少,同時,CN中微子容易與鉍210的放射性衰變產生的現象混淆。儘管這種汙染濃度極低,但要從鉍噪聲中分離出太陽中微子信號需要很艱苦的努力。
為此,科學家必須控制探測器內的液體,使其處於非常靜止的狀態,每月最多只能移動幾個毫米。這就是實驗花費10多年的原因所在。另外,為使碳氫化合物保持恆定、均勻的溫度,科學家將探測器整個包裹在絕緣毯中,並安裝了熱交換器以自動平衡溫度。
從探測器2007年建成,知道2019年,鉍聲才變得足夠安靜,於是,中微子信號才得以被直接探測到。
到2020年初,研究人員已經收集了足夠多的中微子,至此,他們才宣布CN反應中檢測到了中微子。
義大利米蘭大學物理學家博埃羅西諾的聯合發言人喬奧基諾·拉努奇說:「有了這個結果,博雷西諾已經徹底弄清了為太陽提供動力的兩個過程。」