太陽中微子
產生機制
產生太陽中微子的主要機制來自于質子﹣質子鏈反應,其為:
或換言之:
86%的太陽中微子透過這項反應產生。如同右圖,標準太陽模型中的太陽中微子(質子﹣質子鏈反應)部分,氘會與另個質子融合而產生氦3原子(He)及伽馬射線,此反應可寫為:
同位素氦4原子(He)可由前述He反應產生:
當氦3與氦4都存在于同一系統時,鈹可透過融合產生:
目前共有四顆質子與三顆中子,鈹可有兩種不同的反應途徑。第一種是捕捉一顆電子并產生鋰7原子及一顆電子中微子:
此反應產生了14%的太陽中微子。所產生的鋰7會再與質子融合產生兩個氦4原子。
第二種反應途徑是捕捉一顆質子(在恒星中為數眾多),而產生硼8原子:
而硼8原子會透過貝塔(+)衰變轉為鈹8原子,并放出正電子與電子中微子:
此反應產生了約0.02%的太陽中微子,雖然為數較少,但其能量則較高。
觀測資料
太陽中微子最高的通量直接源自于質子﹣質子鏈反應,而其具有較低的能量,最高達400keV。有幾個其他產生的機制所造成的中微子能量則高達18 MeV。地球上的中微子通量約為7·10 粒子數/厘米/秒。
透過標準太陽模型可預測中微子的數量,而實際上測到的電子中微子數量僅為預測值的1/3,此即太陽中微子問題。隨后的解決方案包括了中微子振蕩的概念,指出中微子可以改變它的味。在伯里中微子觀測站針對各種類型的太陽中微子進行總通量測量后,證實了此概念的正確性,并且確認了中微子具有質量。
太陽模型亦可預測太陽中微子的能譜。能譜是一項研究上的關鍵信息,原因是不同的中微子偵測實驗有各自高偵測敏感度的能量范圍?;裟匪固峥藢嶒灒ㄓ⒄Z:Homestake Experiment)使用氯,而對鈹同位素Be衰變反應產生的太陽中微子最為敏感;伯里中微子觀測站的設備則是對硼同位素B反應產生的中微子最為敏感;使用鎵的偵測器則對質子﹣質子鏈反應產生的中微子最為敏感。
于2012年,稱作Borexino(英語:Borexino)的共同研究計劃報導了偵測到低能量中微子的結果,這種中微子源于質子﹣電子﹣質子反應(英語:Proton-electron-proton, PEP;參見質子﹣質子鏈反應),太陽中每400顆氘核會產生1顆低能量中微子。此計劃的偵測器使用了100公頓的液體,每日平均發(fā)生3次偵測事件(因為碳11生成),起源是相對罕見的熱核反應。
中微子可引發(fā)核反應。不同年代的古老礦脈暴露在不同程度的中微子照射,時間尺度則長到以地質年代計;透過觀察這些礦脈則可以研究太陽光度在時間上的變化。根據標準太陽模型,太陽光度是隨著時間演變的。
相關條目
中微子振蕩
太陽中微子問題
中微子探測器
中性粒子振蕩(英語:Neutral particle oscillation)
延伸閱讀
Haxton, W.C.; Hamish Robertson, R.G.; Serenelli, Aldo M. Solar Neutrinos: Status and Prospects. Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 18 August 2013, 51 (1): 21–61.Bibcode:2013ARA&A..51...21H. arXiv:1208.5723. doi:10.1146/annurev-astro-081811-125539.
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