2018年10月24日,美国麻省大学安姆斯特分校(UMass Amherst)网站报道,国际“硼太阳中微子实验”(Borexino)合作组首次对太阳中微子完整光谱进行了测量,相关研究论文被发表在《自然》杂志上 。
Borexino是世界上最敏感的中微子探测器之一,深藏于意大利亚平宁(Apennine)山脉的地下,由美国国家科学基金会(NSF)、意大利国家核物理研究所(INFN)以及德国、俄罗斯和波兰的机构共同资助建设。Borexino装置利用被1000吨水环绕的超纯有机液态闪烁体探测中微子,是地球上唯一一个具备同时观察太阳中微子完整光谱的探测器。
Borexino合作组测量了由4种链式反应产生的中微子:最初的质子-质子(pp)聚变、铍-7的电子捕获衰变、质子-电子-质子(pep)三体聚变(实现迄今为止最高精度测量),以及用最低能量阈值测量的硼-8β衰变。研究团队还对氦-3与质子聚变(hep)产生的中微子通量进行了限制。通过上述测量,研究团队对太阳模型进行了验证,并确定了太阳电子中微子在不同能量下的存活概率。研究团队成员、UMass Amherst的物理学家Andrea Pocar指出,这项研究的特色在于一次性获取包括所有不同种类中微子的整个光谱,而非放大去看光谱中一个个小的片段;获得的结果降低了不确定性,提供了有史以来对pp、铍-7和pep中微子的最佳测量结果。
Andrea Pocar进一步指出,一旦拥有更精确的数据,就可以将其反馈到研究太阳行为的模型中,使模型能够变得更完善。Borexino按照计划将继续运营两到三年,可以进一步增强人们对于太阳的深入了解。目前,Andrea Pocar和Borexino合作组科学家正在将关注点转向另一种从未被测量过的中微子上:碳-氮-氧(cno)中微子。他们希望通过测量这种中微子,帮助解决“太阳的金属含量”这一重要的争议性问题。