本報(bào)記者 房琳琳 綜合外電

　　借助全球最敏感的中微子探測(cè)器，一支國(guó)際物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)第一次向全世界報(bào)告，他們已經(jīng)直接探測(cè)到了在太陽(yáng)內(nèi)核發(fā)生的、由“基礎(chǔ)”質(zhì)子—質(zhì)子（PP）融合過(guò)程產(chǎn)生的中微子。

　　主報(bào)告人安德瑞·波卡爾是來(lái)自馬薩諸塞大學(xué)阿莫斯特學(xué)院的物理學(xué)家，他解釋說(shuō)，在99%的太陽(yáng)能源產(chǎn)生的步驟中，PP反應(yīng)是第一步。利用這些中微子的最新數(shù)據(jù)，我們可以直接著眼于太陽(yáng)最大能源生產(chǎn)過(guò)程的發(fā)端或鏈鎖反應(yīng)，直達(dá)其極熱的密實(shí)核心。

　　據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)8月27日?qǐng)?bào)道，超過(guò)百人的這支國(guó)際團(tuán)隊(duì)，通過(guò)比較兩個(gè)不同類(lèi)型——中微子和表面光的太陽(yáng)能輻射，獲得了關(guān)于太陽(yáng)熱力學(xué)平衡的試驗(yàn)資料，這些信息的時(shí)間尺度是10萬(wàn)年。

　　波爾卡說(shuō)：“如果說(shuō)眼睛是靈魂的窗口，利用這些中微子，我們已經(jīng)瞥見(jiàn)了太陽(yáng)的靈魂?！?/p>

　　“無(wú)處不在”卻“難以琢磨”

　　在太陽(yáng)核心發(fā)生的核聚變過(guò)程中，核子作用和不同元素的放射性衰變產(chǎn)生了中微子。這些粒子以接近光速的速度沖出太陽(yáng)，以每秒4200億次的頻率擊打地球表面的每一寸土地。

　　“就目前所知，中微子是我們看向太陽(yáng)內(nèi)核的唯一途徑。當(dāng)兩個(gè)質(zhì)子融合成一個(gè)氘，會(huì)釋放這種PP中微子，這種中微子非常難以研究，因?yàn)橹形⒆觾?nèi)部作用產(chǎn)生的能量很低，而充斥著巨量豐富的自然放射現(xiàn)象，輕易就覆蓋了其作用時(shí)發(fā)出的信號(hào)?！?/p>

　　波爾卡補(bǔ)充道：“由于只需要通過(guò)弱核力完成相互作用，它們穿過(guò)物質(zhì)幾乎不受任何影響，因此，你很難從普通材料的核衰變中檢測(cè)和區(qū)分出它們?！?/p>

　　中微子會(huì)以三種狀態(tài)進(jìn)入探測(cè)器。那些來(lái)自太陽(yáng)核心的，應(yīng)該是“電子”，當(dāng)它們從出生地旅行到地球時(shí)，會(huì)再現(xiàn)其他兩種狀態(tài)“U介子”和“Τ（希臘字母表中的第19個(gè)字母）”之間搖擺或轉(zhuǎn)換。

　　“根據(jù)這一現(xiàn)象和以前的太陽(yáng)中微子測(cè)量，探測(cè)器再次強(qiáng)烈證實(shí)了這種微粒的行為是多么的難以琢磨。”波卡爾說(shuō)。

　　介質(zhì)足夠“老” C-14足夠“少”

　　中微子天文臺(tái)的這臺(tái)探測(cè)器，被放置在意大利的亞平寧山脈深處，處在一個(gè)被1000噸水環(huán)繞的巨大球形物的中心。當(dāng)中微子與一種超純分子有機(jī)液體閃爍體作用時(shí)，該探測(cè)器會(huì)探測(cè)到中微子。

　　由于所處極大深度并借助很多洋蔥狀的保護(hù)層，這一裝置得以在地球上最少輻射的地方順利開(kāi)展工作。事實(shí)上，它是地球上能觀(guān)察中微子整個(gè)光譜的唯一探測(cè)器。

　　在使用中微子探測(cè)器的過(guò)程中，關(guān)鍵挑戰(zhàn)之一是需要控制和精確地量化所有背景輻射。

　　波卡爾說(shuō)，探測(cè)器核心的有機(jī)閃爍體充滿(mǎn)類(lèi)似苯的液體，這些液體是從在地球上能夠找到的“數(shù)百萬(wàn)年老原油”中提取的?！拔覀冃枰@種液體，因?yàn)槲覀兿胍谢虮M可能多的已腐朽C-14，因?yàn)镃-14β衰變覆蓋的中微子信號(hào)正是我們想要檢測(cè)的。在閃爍體液體中，每10億個(gè)原子中只有3個(gè)是C-14，這是一種多么荒謬的‘干凈’！”

　　在新論文中，物理學(xué)家們探討的一個(gè)相關(guān)問(wèn)題是，在閃爍體中，當(dāng)兩個(gè)C-14原子同時(shí)衰變的“連環(huán)”事件發(fā)生時(shí)，其特征與PP中微子相互作用很類(lèi)似。

　　波爾卡說(shuō)：“本次報(bào)告的偉大進(jìn)步在于，團(tuán)隊(duì)成員基思·奧蒂斯找到了一種路徑，用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法識(shí)別和扣除‘連環(huán)’現(xiàn)象的數(shù)據(jù)，這基本上使得新的PP中微子分析過(guò)程變得可行?！?/p>

　　天體物理學(xué)家說(shuō)，盡管檢測(cè)PP中微子不是中微子天文臺(tái)原始實(shí)驗(yàn)?zāi)康?，“但它是一次意外的成功，且將這臺(tái)探測(cè)器的靈敏度推向了此前從未到達(dá)的極限?！?/p>

　　 中微子難得 人類(lèi)競(jìng)相“圍”之

　　中微子是一種基本粒子，在微觀(guān)的粒子物理和宏觀(guān)的宇宙起源及演化中都扮演著極為重要的角色。在20世紀(jì)50年代發(fā)現(xiàn)宇宙中微子之后，許多人意識(shí)到中微子將會(huì)是理想的宇宙使者。

　　由于沒(méi)有質(zhì)量并且不帶電荷，和其他物質(zhì)的相互作用極其微弱，這使得中微子的運(yùn)動(dòng)軌跡不會(huì)發(fā)生改變。對(duì)于那些來(lái)自遙遠(yuǎn)宇宙、來(lái)自黑洞邊緣或者來(lái)自宇宙線(xiàn)發(fā)源地（如本文中的太陽(yáng)）的中微子而言，可以告訴人類(lèi)那些“源”在哪里，甚至可以讓我們一探黑洞的究竟。

　　不幸的是，建造中微子望遠(yuǎn)鏡卻是一項(xiàng)令人望而生畏的挑戰(zhàn)?？傮w上說(shuō)，一架中微子望遠(yuǎn)鏡必須具有千米的尺度以便探測(cè)來(lái)自宇宙的微弱中微子流，要足夠透明以便光線(xiàn)可以在光學(xué)傳感器陣之間傳播，還要足夠深以此來(lái)屏蔽來(lái)自地球表面的干擾，同時(shí)還要在經(jīng)費(fèi)上可以承受。

　　今年7月，中科院高能物理研究所宣布，由中國(guó)主持的第二個(gè)大型中微子實(shí)驗(yàn)——江門(mén)地下中微子實(shí)驗(yàn)將于今年年底動(dòng)工。由來(lái)自全世界50多個(gè)科研機(jī)構(gòu)和大學(xué)的200多位科學(xué)家組成的江門(mén)地下中微子實(shí)驗(yàn)國(guó)際合作組正式成立。

　　2012年，由中國(guó)科學(xué)家主持的大亞灣反應(yīng)堆中微子實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了中微子第三種振蕩模式，被國(guó)際粒子物理界評(píng)價(jià)為“開(kāi)啟了未來(lái)中微子物理研究的大門(mén)”。隨后中國(guó)科學(xué)家即醞釀江門(mén)中微子實(shí)驗(yàn)。這一實(shí)驗(yàn)將解決國(guó)際中微子研究領(lǐng)域下一個(gè)熱點(diǎn)和重大問(wèn)題：中微子質(zhì)量順序。

　　就在本月24日，以中國(guó)科學(xué)家為主導(dǎo)的大型暗物質(zhì)探測(cè)實(shí)驗(yàn)組PandaX（“粒子和天體物理氙探測(cè)器”）發(fā)布了使用120公斤級(jí)液氙探測(cè)器所獲得的首批數(shù)據(jù)。

　　預(yù)測(cè)希格斯粒子的科學(xué)家、2013年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者恩格勒教授6月份在接受科技日?qǐng)?bào)采訪(fǎng)時(shí)表示，中微子和暗物質(zhì)以及宇宙學(xué)的新發(fā)現(xiàn)，未來(lái)都可能獲得諾貝爾獎(jiǎng)。