보렉시노 탐지기는 지구상에서 방사선이 가장 없는 곳입니다. 크레딧:보렉시노 콜라보레이션. 별은 수소를 헬륨으로 융합시켜 엄청난 양의 에너지를 생산합니다. 양성자-양성자 사슬로 알려진 이 과정은 태양에서 에너지 생산을 지배하는 것으로 생각됩니다. 그러나 1990년 이후 물리학자들은 두 번째 과정이 반드시 발생해야 한다는 이론을 세웠습니다. 탄소-질소-산소(CNO) 순환으로 알려진 이 과정은 태양 에너지의 1%만을 담당하는 것으로 생각됩니다.
역사적인 연구에서 과학자들은 이제 이 파악하기 힘든 과정에서 유래된 중성미자를 확인했습니다.
태양에 대한 완전한 이해에 한 걸음 더 다가가기
이 2차 핵융합 사이클에서 중성미자(전자와 매우 유사하지만 전하가 없고 질량이 매우 작은 아원자 입자)를 검출하는 것은 매우 어려웠습니다. 과학자들이 이탈리아 중부에 있는 이탈리아 국립 핵물리학 연구소(INFN) Gran Sasso 입자 물리학 연구소에서 고감도 검출기를 사용하여 이러한 작은 입자를 포착할 수 있게 된 것은 기술이 개선된 이후였습니다.
아펜니노 산맥 아래 깊은 곳에 묻혀 있는 INFN 연구소는 세계에서 가장 큰 지하 연구 센터입니다. 이는 우주선과 기타 배경 방사선으로부터 거대한 중성미자 탐지기를 격리하기 위한 것입니다. 매초 수조 개의 중성미자가 INFN의 초민감 보렉시노 검출기를 통과합니다. 그러나 300톤에 달하는 어두운 물탱크에서 핵붕괴로 인해 발생하는 희미한 빛을 찾아 매일 감지할 수 있는 것은 소수에 불과합니다.
Borexino 검출기를 사용하는 물리학자들은 태양의 주요 양성자-양성자 연쇄 반응에서 나오는 중성미자를 수십 년 동안 측정해 왔습니다. 이 반응은 수소를 융합하여 베릴륨, 리튬 및 붕소가 헬륨으로 분해되기 전에 생성합니다. 그러나 CNO 주기의 중성미자는 태양이 에너지의 1%만을 차지할 정도로 상대적으로 차갑기 때문에 발견하기가 훨씬 어렵습니다.
그러나 (이미 거대했던) 보렉시노 검출기를 확대하고 감도를 개선한 후 물리학자들은 CNO 주기의 특징적인 에너지를 지닌 7개의 중성미자를 검출할 수 있었습니다.
이는 CNO 주기가 태양에서 활성화되고 다른 별에서도 활성화될 가능성이 가장 높다는 최초의 직접적인 증거입니다. CNO 주기는 실제로 매우 큰 별에서 지배적인 주기입니다. 이제 과학자들은 CNO 중성미자를 발견했으므로 별의 핵에 존재하는 산소, 탄소, 질소의 양을 측정할 수 있게 되었습니다. 그 과정에서 그들은 별에 연료를 공급하는 것이 무엇인지, 그리고 처음에 어떻게 형성되는지 더 잘 이해할 수 있습니다.
"CNO 주기에서 수소의 융합은 탄소, 질소 및 산소에 의해 촉매되므로 그 속도와 방출된 CNO 중성미자의 fux는 태양핵에 있는 이러한 원소의 풍부함에 직접적으로 의존합니다. 따라서 이 결과는 CNO 중성미자를 사용하여 태양 금속성을 직접 측정할 수 있는 길을 열어줍니다."라고 Borexino Collaboration 소속 물리학자들은 Nature 저널에 썼습니다.
티비 푸이우
Tibi는 과학 저널리스트이자 ZME Science의 공동 창립자입니다. 그는 주로 신흥 기술, 물리학, 기후 및 우주에 관해 글을 씁니다. 여가 시간에 Tibi는 컴퓨터로 이상한 음악을 만드는 것을 좋아하고 고양이를 신랑으로 삼습니다. 그는 기계 공학 학사 학위와 재생 에너지 시스템 석사 학위를 보유하고 있습니다.
