中微子探測器Borexino發現來自太陽的新型「幽靈粒子」

據外媒報道,意大利一個巨大的地下粒子探測器Borexino已經檢測到一種從未見過的來自太陽的中微子。這些中微子證實了一個90年前的假設並完成了我們對太陽和其他恆星融合周期的描述。中微子是在核反應中產生的超輕粒子,地球上探測到的大多數中微子都是由太陽將氫聚變為氦時產生。

但在20世紀30年代,人們預測太陽也會通過碳、氮和氧的反應產生另一種類型的中微子–所謂的CNO中微子。現在Borexino首次探測到了這些中微子。

中微子探測器Borexino發現來自太陽的新型「幽靈粒子」

這種CNO反應只占太陽能量的很小一部分,但在更大質量的恆星中,它被認為是核聚變的主要驅動力。通過實驗檢測CNO中微子意味着科學家們現在已經把太陽聚變周期中最後消失已久的碎片拼在了一起。

Borexino首席研究員Frank Calaprice百世:「CNO在我們的太陽中僅以百分之一的水平燃燒,這一證實增強了我們了解恆星如何運作的信心。」

探測CNO中微子並非易事。雖然每秒鍾約有650億個太陽中微子撞擊地球表面的每平方厘米,但它們很少跟物質相互作用,然後像空氣一樣直接穿過整個地球。

中微子探測器的設計就是為了監視這些「幽靈粒子」偶然撞上另一個原子的罕見情況。它們通常使用大量的探測流體或氣體在受到中微子的撞擊時會發出一道閃光。這些實驗通常在地下深處的一個房間里進行以此來避開其他宇宙射線的干擾。

然而令人沮喪的是,CNO中微子信號比普通的太陽中微子更難被發現。這是因為它們的特徵跟Borexino用作探測器的包裹液態烴的巨大尼龍氣球所產生的粒子相似。

為了解決這個問題,該團隊花費了數年時間來調整儀器的溫度以減緩探測器內部的流體運動並集中注意從中心遠離氣球邊緣的信號。果然,在2020年2月,這個團隊終於收到了他們一直在尋找的信號。

從那時起,探測器的中央部分變得更加敏感,而這可能能讓明年的探測工作得以進一步發展。這些數據不僅可以提高人類對恆星融合周期的理解,還可以幫助科學家了解太陽和其他恆星的「金屬」含量。

來源:cnBeta