首次檢測到太陽碳、氮、氧循環產生的中微子
英國"自然"雜志25日發表的一項新的天體物理學研究表明，科學家們首次報告了碳、氮和氧循環太陽融合產生中微子的直接實驗證據。對這些中微子的測量可以為人類了解太陽的結構和太陽核心元素的豐富程度提供重要線索。
恒星的能量來源于氫到氦的核聚變，核聚變通過兩個過程發生：質子-質子鏈式反應(只涉及氫-He同位素)和碳-氮-氧循環(碳、氮和氧催化)。
其中，質子-質子鏈式反應是與太陽大小相似的恒星的主要能量生成方式，約占產生的總能量的99%，這已被廣泛研究。然而，研究碳、氮和氧循環更具有挑戰性，因為這種機制產生的中微子每天僅比背景信號多幾個中微子。
在意大利國家核物理研究所的Gran Sasso國家實驗室，布列諾合作組織正在研究極其罕見的中微子相互作用，這是一個由意大利、法國、德國、波蘭、俄羅斯、美國和其他國家的研究人員組成的聯合研究小組。
這一次，他們報告了在太陽碳氮氧聚變周期中發射的中微子，具有很高的統計意義。他們在意大利的格蘭·薩索國家實驗室使用了高度敏感的布列諾探測器。該儀器由一個約18米高的容器組成，裝有254噸液體。當液體中的電子與中微子相互作用時，液體的閃光和閃光表明能量更高，更有可能來自碳、氮和氧循環產生的中微子。該檢測器可以排除或解釋大部分背景噪聲源。在最新的研究中，研究小組說，這些結果代表了碳、氮和氧循環的首次直接實驗證據，證明碳、氮和氧循環貢獻了約1%的太陽能(與理論預測一致)。
研究人員認為，測量碳氮氧聚變產生的中微子，可以確定恒星中碳、氮和氧的豐度。碳、氮和氧循環對質量大于太陽的恒星的能量生產貢獻更大。了解恒星中重于氦(即金屬性)的元素的豐度，有助于我們了解不同恒星的主要能源。
在論文隨附的"新聞與觀點"文章中，美國加州大學伯克利分校科學家哥布里爾·奧萊比·格恩表示，博瑞西諾合作組織的工作讓人們能夠更進一步地全面認識太陽和大質量恒星的形成，其或將為科學界定義未來幾年這個領域的研究目標。
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事實上，有兩種聚變反應發生在太陽的核心。第一種是質子-質子鏈式反應，其中質子聚變將氫轉化為氦，第二種是碳、氮和氧循環。這兩種類型產生不同的中微子，這些質量很小的亞原子粒子大部分時間都可以在沒有任何跡象的情況下通過普通物質，我們很難找到它，特別是第二類。然而，在波爾西諾儀器內部，有許多敏感的探測器排列在一個大型水箱中，這些探測器與地球表面宇宙射線的背景輻射隔離開來，不允許其他信號"淹沒"碳、氮和氧循環中的中微子，最終幫助科學家探測到來自這個周期的罕見信號。
