首页 » 国内科研 >

了解我们太阳的“氢气燃烧”力量-80多年后的成功

2021-11-22 17:50:32来源:

Borexino检测器与太阳结合使用。

经过80多年的实验确定了Bethe-Weizsäcker循环之后,成功与Boresino合作的德累斯顿大学的科学家也参与其中。

恒星通过将氢转化成氦气,通过核聚变产生能量,这一过程被研究人员称为“氢燃烧”。进行这种聚变反应的方法有两种:一方面,所谓的pp循环(质子-质子反应)和贝特·魏兹萨克循环(也称为CNO循环),其衍生自碳(C)元素,氮(N)和氧(O))。

pp循环是我们太阳中的主要能源,每密尔中只有约1.6的能量来自CNO循环。但是,标准太阳模型(SSM)预测CNO循环可能是大得多的恒星中的主要反应。早在1930年代,物理学家Hans Bethe和Carl Friedrich vonWeizsäcker就从理论上预测了这一周期,随后以这两位先生的名字命名。尽管pp循环早在1992年的GALLEX实验中就已经得到了实验证明,但在Gran Sasso地块中,CNO循环的实验证明到目前为止还没有成功。

pp循环和CNO循环都会产生无数的中微子-非常轻且电中性的基本粒子。中微子几乎不与其他物质相互作用,这一事实使它们能够以几乎光速离开太阳内部,并不受阻碍地将有关其起源的信息传输到地球。在这里,鬼粒子只剩下要捕获的内容。这是一项相当复杂的工作,只有在全球范围内的一些大规模实验中才有可能,因为中微子会在装满水,矿物油和其他物质(也称为闪烁体)的混合物的巨大储罐中显示为小的闪光。 。对测量数据的评估很复杂,类似于在大海捞针中寻找针头。

与以前和正在进行的所有太阳中微子实验相比,Boresinoino是世界上第一个也是唯一一个能够实时,以高统计能力实时测量这些不同成分的实验。本周,Borexino的研究合作取得了巨大的成功:在著名的科学杂志自然中,他们展示了首次对CNO中微子进行实验检测的结果,这是中微子研究的一个里程碑。

德累斯顿物理学家Kai Zuber教授是一位充满激情的中微子猎人。

他参与了全球许多不同的实验,例如加拿大的SNO合作,该合作因发现中微子质量而获得了诺贝尔奖。现在,他和他的同事Mikko Meyer博士和Jan Thurn博士在Borexino上首次成功地通过实验证明了CNO中微子,这是Zuber科学事业的另一个重要里程碑:“实际上,我现在已经实现了我想像和希望的一切。在我的余生中,我(几乎)不再相信太阳中微子研究方面的重大新发现。但是,我想继续进行实验的优化,在这里,德累斯顿的Felsenkeller加速器起着极其重要的作用。可以肯定的是,将来我们将能够进行更精确的太阳测量。”

欲了解更多有关此研究的信息,请阅读中微子产生宇宙CNO能量产生机理的第一个实验证据。

参考:Borexino协作组织于2020年11月25日在Nature.DOI上发表的“太阳在CNO聚变循环中产生中微子的实验证据”。
10.1038 / s41586-020-2934-0