它從太陽核心來,每秒鐘數萬億粒子穿過你的身體,終于被人類發現

姿勢分子knowledge 2020-06-29 檢舉

它從太陽核心來,每秒鐘數萬億粒子穿過你的身體,終于被人類發現

(圖片說明:沒有人知道中微子到底是什么樣的,但它和宇宙的命運息息相關)

“永遠也找不到”的粒子

中微子是宇宙中最神秘的粒子之一,它不與我們已知的其他任何粒子有明顯的相互作用,因此我們想要檢測它非常困難。而且它體積和質量都極小,所以即使從你的身體中穿過去,也不會給你帶來任何的傷害和感受。別說是你,連地球都會被它穿透。

正是由于這樣的性質,當著名物理學家泡利在預言這個粒子的時候都自信地說:人類可能永遠也找不到這種粒子。不過,最終物理學家們還是通過他們的才智,發現了這種粒子。

它從太陽核心來,每秒鐘數萬億粒子穿過你的身體,終于被人類發現

(圖片說明:泡利聲稱中微子不可能被發現,但是臨終前兩年被“打臉”)

這數萬億個中微子中,有一些來自于宇宙以及我們建立的核電站,但絕大部分都來自于我們頭頂上的太陽,它在進行核聚變的過程中會釋放出巨量的中微子。關于太陽中微子的檢測,科學家們已經進行了許多年,并且成功地檢測到了它們的存在。不過此前檢測到的太陽中微子,只是其中一種“配方”。最近,在意大利從事Borexino實驗的科學家們經過多次的努力,終于捕獲到了第二種“配方”的中微子。

碳氮氧循環

這個“配方”,物理學家們稱之為CNO。所謂的CNO,指的是太陽的碳-氮-氧循環(三個元素的符號)。碳氮氧循環也叫貝斯-魏茨澤克-循環,是恒星核心處將氫轉換成氦的兩種過程之一(另一個就是我們熟知的核聚變)。這個循環通常發生在太陽或者比太陽更小的恒星中,其反應過程如下:

它從太陽核心來,每秒鐘數萬億粒子穿過你的身體,終于被人類發現

(圖片說明:碳氮氧循環反應方程式)

它從太陽核心來,每秒鐘數萬億粒子穿過你的身體,終于被人類發現

(圖片說明:碳氮氧循環示意圖)

當我們將這些方程式“疊加”在一起就會發現,它的本質就是4個質子最終轉化成一個α粒子(氦原子核)、2個正電子(與電子湮滅,以γ射線的形式釋放出能量)以及2個中微子,碳、氮、氧都是起到催化劑的作用。在太陽的核心處,大約有1.7%的4氦核是通過這個循環合成的。另外,還有0.04%來自于特殊形式的碳氮氧循環。

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(圖片說明:特殊形式的碳氮氧循環)

中微子本就難以探測,而CNO中微子更是容易混雜在其他中微子中,所以人類始終只聞其名,不見其真容。科學家為了尋找這個循環的證據已經努力了幾十年,如今終于有所收獲。

來自意大利米蘭國家核物理研究所的物理學家Gioacchino Ranucci指出:“利用這個結果,Borexino終于完全揭開了為太陽提供能源的兩個過程的秘密。”

Borexino實驗

CNO中微子之所以難以發現,就在于我們很難將它和太陽釋放的其他中微子區分開來。

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來源:www.toutiao.com

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