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神出鬼没的太阳中微子

探测揭示了更多关于太阳供能的反应。

亚历山大·维特兹

作为一项技术壮举,物理学家发现了长期以来一直在寻找的来自太阳的低能量中微子。这个发现证实了在核聚变循环过程中助燃恒星的两个可能初始步骤中的一个,普林斯顿大学的物理学家克里斯蒂亚诺·加比维亚蒂如是说。克里斯蒂亚诺是发现这个壮举的团队中的一员,他们将这个发现发表在2012年2月2日出版的《物理评论快报》上。

新发现的粒子是在两个质子和一个电子相互作用形成氘的过程中产生的。氘属于一种重氢,是太阳核聚变过程的“养料”。太阳上大约每400个氘原子中就有一个是在“质子-电子-质子”反应过程(pep)中产生的。

科学家可以通过研究热核反应中生成的粒子来探测太阳的内部运作,尤其是大量穿过地球但是却几乎不与物质发生相互作用的中微子。

2007年,一项被叫作Borexino的合作项目开启。这个项目的内容是试图找到这些神出鬼没的太阳中微子。该实验在意大利格兰萨索国家实验室中进行。格兰萨索国家实验室位于一座山体中,可以排除其他粒子的干扰。Borexino探测器包含一个装满液体的巨大的桶,当中微子与之相互作用时会激起微小的闪光。

科学家知道他们可以从更为普遍和高能的“质子-质子”反应过程(pp)中发现太阳中微子,但是却没有想到能够探测到“质子-电子-质子”反应过程(pep)中产生的中微子。普林斯顿大学的弗兰克·卡拉普赖斯说:“我们知道这是可能的,但是有着巨大的障碍。”

例如,即使探测器埋于山中,一些宇宙射线还是可以设法穿过山体进入实验室并产生放射性元素碳-11。它也会在预期的pep中微子的能量范围内激发探测器。但是有一些方法可以在分析中移除碳-11,这使得Borexino实验项目的科学家可以过滤出不想要的信号。一旦去除了背景干扰,科学家可以在预期的约140万电子伏特能量中发现pep中微子的蛛丝马迹。每天每100吨探测器液体大约会出现三个这样微小的闪光。

Borexino项目的技术成就已经帮助了其他实验室,比如那些寻找其他中微子事件甚至是暗物质的实验室。 zK6zDcogfYZeGtHikOhP+JNlwUzx9Sror+3AsZKDt0qHV961kvgS9aIcUXLWglH+

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