中微子在许多恒星中产生催化聚变优势的第一个实验证据

2020-11-27 16:06   来源: 互联网

一个由大约100名科学家组成的国际团队,包括马萨诸塞大学阿默斯特分校的粒子物理学家AndreaPocar,本周在"自然"杂志上发表了一份报告,首次发现了太阳中的中微子,直接揭示了碳、氮和氧(CNO)的聚变周期正在我们的太阳中工作。


Pocar解释说,CNO循环是比太阳更重的恒星的主要能量来源,但到目前为止还没有在任何恒星中直接发现它。


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此外,他补充说,CNO中微子可以帮助解决恒星物理学中一个重要的尚未解决的问题。也就是说,仅由核心的CNO中微子速率决定的太阳中心的金属性,与恒星其余部分的金属性有关。传统的模型遇到了困难--用光谱法测量表面金属度与用不同方法(流变观测)推断地下金属度的测量不一致。


鲍卡尔说:"中微子的确是科学界探测包括太阳在内的恒星核心的唯一途径,但它们很难测量。每秒地球表面的点击率高达4200亿次,但几乎所有的撞击都是在没有相互作用的情况下通过的。科学家只能使用极低本底辐射水平的超大探测器来探测它们。


Borexino探测器位于意大利中部阿平宁山脉深处的INFN实验室NazionalidelGransasso。当中微子在300吨超纯有机闪烁器中与电子碰撞时,它会探测中微子的闪烁。


Borexino探测器位于意大利中部阿平宁山脉深处的INFN实验室NazionalidelGranSasso。当中微子与300吨超纯有机闪烁器中的电子发生碰撞时,它探测到中微子的闪烁。波卡尔说,中微子的深度、尺寸和纯度都很高,因此Borexino是这类科学的独特探测器,只有在低本底辐射的类似产品中才能使用。该项目是由米兰普林斯顿大学的Frankcalaprice和Bell Labs的已故RajuRaghavan领导的物理学家于20世纪90年代初发起的。


在最新发现之前,与Borexino的合作成功地测量了‘质子-质子’太阳中微子通量的组成,帮助改善了中微子的风味振荡参数。最令人印象深刻的是,甚至是循环的第一步:极低的能量,Pocar回忆说,pp中微子。


它的研究人员梦想扩大科学的范围,以便在背景特别低的窄光谱区域找到CNO中微子,但这个奖项似乎遥不可及。然而,普林斯顿大学、弗吉尼亚理工学院和UMassAmherst研究小组认为,利用他们开发的额外净化步骤和方法,仍可发现CNO中微子,以获得所需的优良探测器稳定性。


鲍卡尔说:"多年来,美国科学家与整个国家的合作取得了成功,这得益于一系列旨在识别和稳定背景的举措。除了披露本周的"自然"杂志主题"CNO中微子之外,现在甚至有可能帮助解决黄金属性问题,"鲍卡尔说。


在发现CNO中微子之前,实验室曾计划Borexino在2020年年底前停止运行。然而,由于用于分析自然论文的数据被冻结,科学家们继续收集数据,因为中心纯度提高了,这使黄金属性的新结果成为现实。数据收集很可能持续到2021年,因为正在进行的后勤和许可工作并不容易,也不耗费时间。"他说,"每天都有帮助。


自从Carcar在普林斯顿大学研究生院学习以来,Pocar就一直在研究这个项目,由FrankCalaprice领导,他在那里从事尼龙容器设计、建造和流体处理系统的调试工作。后来,他与UMassAmherst学生进行了数据分析,最近还研究了描述CNO中微子测量背景的技术。

责任编辑:无量渡口
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