我們的太陽如何發(fā)光？科學(xué)家通過太陽中微子的發(fā)現(xiàn)證實，在太陽內(nèi)部主要產(chǎn)生了原子核反應(yīng)，核聚變過程為太陽的閃亮提供了動力之源，驅(qū)動了太陽光和熱的釋放。通過對太陽中微子的監(jiān)測，物理學(xué)家解釋了太陽內(nèi)部質(zhì)子與質(zhì)子之間的核聚變機理，實驗證實了太陽核心區(qū)能源產(chǎn)生的機制。經(jīng)過長期不懈的探測，物理學(xué)家最終證實了低能中微子的存在，太陽中微子的存在證實了太陽閃耀、內(nèi)在核反應(yīng)的直接證據(jù)?？茖W(xué)家在驗證恒星核合成理論的有效性上邁出了至關(guān)重要的步驟，未來更為靈敏、精確的實驗手段將會修正現(xiàn)有理論的偏差和缺陷，開啟向新物理學(xué)進發(fā)的航程。

氫原子通過核聚變反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楹ぴ?，核聚變過程釋放了大量能量，熱核聚變能占到了太陽總能量的99%。太陽內(nèi)部多極化的核反應(yīng)表現(xiàn)為恒星內(nèi)部的炙熱、致密的核心開始，兩個質(zhì)子聚變成氘（重氫），它是氫的重同位素，原子核由一個質(zhì)子和一個中子構(gòu)成，其中一個熔解的質(zhì)子轉(zhuǎn)變?yōu)橹凶?，在聚變過程中釋放了一個正電子，它是電子的對應(yīng)物或電子的反物質(zhì)粒子，正電子產(chǎn)生后即刻發(fā)生湮滅反應(yīng)，正電子和負電子經(jīng)過碰撞產(chǎn)生了中微子，在太陽內(nèi)部“四處碰壁”的中微子輕而易舉地突破層層設(shè)防的太陽包圍圈，直接逃逸到太陽周圍的太空，中微子在太空的所有方向都以光速向外運動。

太陽內(nèi)部的其它核反應(yīng)機制同樣產(chǎn)生了中微子，抵達地球的中微子數(shù)量十分驚人，它們對地表的轟炸強度相當于每秒每平方厘米1000億個，中微子幾乎沒有質(zhì)量，人們完全感覺不到中微子“狂轟亂炸”的沖擊效應(yīng)。中微子產(chǎn)生于太陽內(nèi)部質(zhì)子與質(zhì)子的核聚變反應(yīng)，數(shù)量相當于太陽系整個中微子數(shù)量的90%，中微子有相對低的能量，它們的信號往往被地表上普通物質(zhì)產(chǎn)生的放射性衰變掩蓋了。自從上個世紀60年代以來，一些個能量較高、相對活躍的太陽中微子被探測到了，但直到目前為止，科學(xué)家沒有探測到通過質(zhì)子與質(zhì)子的核反應(yīng)產(chǎn)生的中微子。

在意大利拉圭拉地區(qū)附近的格蘭薩索國家實驗室，科研人員使用了封裝在地下一公里深處的Borexino探測器，他們成功地探測了中微子，它們是通過太陽核心區(qū)質(zhì)子與質(zhì)子的核反應(yīng)產(chǎn)生的。馬賽諸塞大學(xué)阿姆赫斯特分校的物理學(xué)家安德里亞·波卡爾和合作伙伴將探索的成果發(fā)表在新一期的《自然》雜志。太陽物理學(xué)家對太陽的核子反應(yīng)機制有了基本的了解，但他們對每一類的核反應(yīng)機制和相關(guān)的重要性產(chǎn)生了一些模糊、甚至錯誤的認識，沒有徹底解釋太陽如何發(fā)光的問題。加州大學(xué)爾灣分校的中微子物理學(xué)家邁克爾·森密解釋說，Borexino探測器合作項目的實驗?zāi)繕耸侵苯犹綔y中微子的活動軌跡，太陽中微子的發(fā)現(xiàn)在物理學(xué)上有里程碑的意義，證實了銀河系大約有90%的恒星產(chǎn)生了大部分自身所需的能量。

銀河系的恒星與我們的太陽十分相似，很多銀河系的恒星質(zhì)量更低，最新的發(fā)現(xiàn)為太陽核心區(qū)描繪了一幅“快照”，中微子產(chǎn)生于太陽的核心區(qū)，它們到達地球的時間僅為8分鐘。Borexino實驗室的核心是一個尼龍材料制成的大容器，在容器內(nèi)灌裝了278噸超純的苯類物質(zhì)液體，光從液體中閃射出來，而穿透液體的中微子通過對電子的激發(fā)產(chǎn)生了散射光點。超純的苯類物質(zhì)液體來自原油，由碳—14構(gòu)成的液體幾乎沒有任何放射性，它們隱藏了中微子信號。超純的碳—14液體被889噸非閃射性的液體包裹，形成了一道容器內(nèi)部的保護層，起到了保護容器的作用，避免了實驗裝置中2212個光探測器由于釋放雜亂輻射而帶來的危害。

Borexino具備了探測低能量中微子流動的功能，目前的精確度只有10%，提高未來實驗的精確度是一項基本的要求，其中涉及到理論預(yù)測和對潛在性新物理學(xué)的檢驗。舉例來說，在探測器檢測到的中微子能量和到達地球的太陽中微子能量之間存在微小的不匹配，可能預(yù)示了暗物質(zhì)的存在。物理學(xué)家假設(shè)暗物質(zhì)是看不見的物質(zhì)，它們構(gòu)成了宇宙物質(zhì)的絕大部分，人們對神秘的暗物質(zhì)知之甚少。西班牙貝爾拉特拉空間科學(xué)研究院的天體物理學(xué)家奧爾多·瑟潤萊利解釋說，Borexino實驗室檢驗了最好的描述中微子“風味”轉(zhuǎn)換的物理模型，從太陽核心區(qū)發(fā)出的中微子向外太空穿越，中途產(chǎn)生了形態(tài)的轉(zhuǎn)變，從電子中微子轉(zhuǎn)化為兩種其它形態(tài)的中微子，電子中微子、τ中微子和μ中微子是中微子的三種形態(tài)。

（編譯：2014-9-1）