太阳能量来源的最后一块拼图，终于被补齐了( 二 )

2014年，Borexino探测到了来自质子-质子链反应的中微子。这是中微子探测领域里程碑式的成就，标志着人类从此可以分辨太阳中微子产生于太阳核心中哪种反应。
相比于质子-质子链反应，要探测到占比只有1.7%的碳氮氧循环就更困难了。探测的主要难度集中在碳氮氧中微子的低能量和低通量，同时要将其从背景中微子信号中分离出来。通过精确测量中微子的能量和时间分布，可以将太阳中微子和探测器中的放射性污染分离。
在这之前，Borexino用多年时间确保其闪烁体中的放射性污染降到最低水平。即使如此，由温度变化引起的微弱电流仍会让放射性污染从探测器外部向内部扩散。研究人员通过精细的温度控制减轻这一影响，从而实现对碳氮氧循环中微子的检验。
终于，在经过十多年的测量之后，Borexino终于发现了来自碳氮氧循环中的中微子。地球表面每一平方厘米，每秒钟大约有7亿个来自太阳碳氮氧循环的中微子飞过。大约占太阳中微子总数的1%，和标准太阳模型预测的一致。 Borexino科学家安德里亚·波卡尔（Andrea Pocar）表示：“探测到太阳中占比1%的碳氮氧燃烧，增强了我们对当前太阳模型的信心。 ”这一成果发表于最新一期的《自然》杂志。
直达太阳核心
这一结果为解决太阳核心元素构成之迷提供了机会。天文学中，比氦重的元素都被称为金属。恒星核心的金属丰度会影响碳氮氧循环的速率，这反过来又会影响恒星的温度和密度特征，从而影响恒星的演化，以及外层的不透明度。
太阳的金属性和不透明度会影响太阳中的声速。数十年来，日震学测量和太阳标准模型对太阳声速的预测一致，让人们对模型充满信心。然而，最近对太阳的光谱测量显示外层不透明度明显低于预期，和日震学的数据产生了差异。对于CNO循环中微子的精确测量，为这一研究提供了独立的第三种测量方式，可以进一步揭示恒星的演化过程。
目前数据还不足以支撑对太阳核心元素组成的探测，但是至少为实现这一目标提供了一条道路。未来的实验会通过寻找新方法来去除放射性污染造成的背景噪声影响，从而进一步提高Borexino的精度。同时，Borexino合作组织的巨大成就，让我们更加了解太阳，以及大质量恒星的形成过程，并很可能促使我们在这个领域定下下一个要实现的目标。