科学家的这一发现，揭秘了太阳乃至更大恒星进化的秘密
像所有的恒星一样，我们的太阳是由氢聚变成更重的元素提供能量的。核聚变不仅使恒星发光，它也是构成我们周围世界化学元素的主要来源。
我们对恒星聚变的大部分理解来自于原子核的理论模型，但我们还有另一个来源：太阳核心产生的中微子。
当原子核发生核聚变时，不仅会产生高能伽马射线，还会产生中微子。当伽玛射线在数千年里加热太阳内部时，中微子以接近光速的速度冲出太阳。
太阳中微子在20世纪60年代首次被探测到，但除了它们是太阳发射的这一事实外，很难了解更多关于它们的信息。这证明了核聚变只是发生在太阳上，但不是聚变的类型之一。
根据理论，太阳核聚变的主要形式应该是由氢产生氦的质子核聚变。这被称为pp链，是恒星中最容易发生的反应。
对于更大、内核温度更高、密度更大的恒星来说，一个更强大的反应——CNO循环——是主要的能量来源。这个反应利用氢与碳、氮、氧循环反应生成氦。
CNO循环是这三种元素在宇宙中含量最丰富的部分原因（除了氢和氦）。
CNO循环在更高的温度下发生。（图片来源：R·J·霍尔）
在过去的十年中，中微子探测器变得越来越有效率。现代探测器不仅能探测到中微子的能量，还能探测到它的类型。
我们现在知道，早期实验检测到的太阳中微子不是来自普通的pp链中微子，而是来自次级反应，比如硼衰变，它产生的能量更高的中微子更容易被检测到。
2014年，一个研究小组发现了由pp链直接产生的低能量中微子。他们的观察证实，99%的太阳能量是由质子-质子聚变产生的。
各种太阳中微子的能量水平。（赫伦/布朗大学）
虽然pp链在太阳的聚变中占主导地位，但我们的恒星足够大，CNO循环会在较低的能量水平上发生。它应该是太阳额外产生的1%能量的来源。
但是由于CNO中微子非常罕见，所以很难探测到。但最近，一个团队成功地观测到了它们。
探测CNO中微子的最大挑战之一是，它们的信号往往隐藏在地球上的中微子噪声中。核聚变在地球上并不是自然发生的，但是来自陆地岩石的低水平放射性衰变可以在中微子探测器中触发类似CNO中微子探测的信号。
因此，该团队创造了一个复杂的分析过程，来过滤假阳性中微子信号。他们的研究证实了较低能量水平的CNO聚变发生在太阳内部。
CNO循环在太阳中扮演着一个次要的角色，但它却是更多大质量恒星生命和进化的核心。
这项工作将帮助我们了解大型恒星的生命历程，并帮助我们更好地了解使地球上的生命成为较重元素的原因。
相关知识
中微子（意大利语：Neutrino，其字面上的意义为“微小的电中性粒子”，又译作微中子）是一种电中性的基本粒子[4]，自旋量子数为½，以希腊字母ν标记。现在已经有证据表明其具有质量。但其质量即使相比于其他亚原子粒子也是非常微小的。它可能是现在唯一一种已探测到的暗物质，是一种热暗物质。[5]
中微子与电子、μ子以及τ子同属轻子，有三种“味”：电中微子（ν
e）、μ中微子（ν
μ）以及τ中微子（ν
τ）。每种味的中微子都相应存在一种同样电中性且自旋量子数为½的反中微子。在标准模型中，中微子的产生过程遵循轻子数守恒定律。
由于中微子是电中性的，同时还是一种轻子，因此不参与强相互作用以及电磁相互作用,而只参与引力相互作用以及弱相互作用。[6] 由于弱相互作用作用距离非常短，而引力相互作用在亚原子尺度下又是十分微弱的，因而中微子在穿过一般物质时不会受到太多阻碍，且难以检测。
作者: Brian Koberlein
FY:董美慧
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