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首次觀測(cè)到,太陽(yáng)CNO循環(huán)核融合的微中子

青霄影客 | 2020-12-05 22:53:08 | 巴幣 4 | 人氣 281

像所有恆星一樣,太陽(yáng)由氫融合為更重的元素來提供能量。天文學(xué)家對(duì)於恆星核融合現(xiàn)象的理解大多來自於理論模型,但是對(duì)於太陽(yáng),還有另一個(gè)觀察方式:太陽(yáng)核心所產(chǎn)生的微中子。每當(dāng)原子發(fā)生核融合時(shí),不僅會(huì)產(chǎn)生高能的光,還會(huì)產(chǎn)生微中子。微中子能以近光速?gòu)奶?yáng)核心飛出,早在1960年代就被觀測(cè)到。根據(jù)理論,太陽(yáng)的核融合主要形式應(yīng)該是質(zhì)子-質(zhì)子鏈反應(yīng)(pp鏈),是恆星最容易產(chǎn)生的反應(yīng)方式。但更熱的大恆星,更強(qiáng)大的反應(yīng)(CNO循環(huán))是其主要的能量來源。
在過去的十年中,微中子探測(cè)器越來越有效率,現(xiàn)代探測(cè)器還不僅可以探測(cè)微中子的能量,還可以探測(cè)其味(flavor)。我們現(xiàn)在知道,從早期實(shí)驗(yàn)所檢測(cè)到的太陽(yáng)微中子不是來自pp鏈的微中子,而是如硼衰變等次級(jí)反應(yīng),它們會(huì)產(chǎn)生更高能量易於檢測(cè)的微中子。在2014年,一個(gè)小組發(fā)現(xiàn)了由pp鏈直接產(chǎn)生的低能微中子,他們的觀察證實(shí)了99%太陽(yáng)的能量是由pp鏈所產(chǎn)生。
儘管pp鏈主導(dǎo)著太陽(yáng)的核融合,但我們的恆星足夠大,以致會(huì)發(fā)生少許CNO循環(huán),且應(yīng)該是太陽(yáng)額外1%的能量來源。但是由於CNO循環(huán)的微中子很少,不易檢測(cè)。但是最近,一個(gè)團(tuán)隊(duì)成功地觀察到。

檢測(cè)CNO循環(huán)的微中子,最大挑戰(zhàn)是其訊號(hào)被掩埋在地面的微中子噪聲中。雖然地球上不會(huì)自然發(fā)生核融合,但地面巖石低量的放射性衰變會(huì)觸發(fā)微中子探測(cè)器。因此,該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建一個(gè)複雜的分析過程,濾除誤報(bào)的微中子信號(hào)。他們研究證實(shí),CNO循環(huán)比例與理論相同。雖然CNO循環(huán)在太陽(yáng)的作用很小,但對(duì)大質(zhì)量恆星的演化至關(guān)重要。這項(xiàng)工作有助於了解大質(zhì)量恆星,與重元素的起源。

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