臺北市立天文科學教育館 2020-12-02 訊

首次觀測到，太陽 CNO 循環核融合的微中子

像所有恆星一樣，太陽由氫融合為更重的元素來提供能量。天文學家對於恆星核融合現象的理解大多來自於理論模型，但是對於太陽，還有另一個觀察方式：太陽核心所產生的微中子。每當原子發生核融合時，不僅會產生高能的光，還會產生微中子。微中子能以近光速從太陽核心飛出，早在 1960 年代就被觀測到。根據理論，太陽的核融合主要形式應該是質子-質子鏈反應（ pp 鏈），是恆星最容易產生的反應方式。但更熱的大恆星，更強大的反應（ CNO 循環）是其主要的能量來源。
 
在過去的十年中，微中子探測器越來越有效率，現代探測器還不僅可以探測微中子的能量，還可以探測其味（ flavor ）。我們現在知道，從早期實驗所檢測到的太陽微中子不是來自 pp 鏈的微中子，而是如硼衰變等次級反應，它們會產生更高能量易於檢測的微中子。在 2014 年，一個小組發現了由 pp 鏈直接產生的低能微中子，他們的觀察證實了 99％太陽的能量是由 pp 鏈所產生。

儘管 pp 鏈主導著太陽的核融合，但我們的恆星足夠大，以致會發生少許 CNO 循環，且應該是太陽額外 1％的能量來源。但是由於 CNO 循環的微中子很少，不易檢測。但是最近，一個團隊成功地觀察到。

檢測 CNO 循環的微中子，最大挑戰是其訊號被掩埋在地面的微中子噪聲中。雖然地球上不會自然發生核融合，但地面岩石低量的放射性衰變會觸發微中子探測器。因此，該團隊創建一個複雜的分析過程，濾除誤報的微中子信號。他們研究證實， CNO 循環比例與理論相同。雖然 CNO 循環在太陽的作用很小，但對大質量恆星的演化至關重要。這項工作有助於了解大質量恆星，與重元素的起源。相關論文發表在Nature期刊。（編譯／李瑾）

微中子探測器
資料來源：Universe Today

原文網址：https://www.tam.museum/astronomy/astronomy_detail.php?lang=tw&id=1101