太阳中微子问题

太阳中微子问题长期以来,天体物理学问题中所观测到的中微子量来源于太阳比预期的少多了。

在太阳中，能量产生的过程来自于巨大的压力而且密度在它的中心，这使得原子核可以克服静电斥力。(原子核带正电，因此相互排斥。)几十亿年才发生一次，这是必然的质子（¹H，其中的上标代表同位素的质量)与另一个质子的距离足够近，可以经历一个叫做逆衰变的过程，在这个过程中，一个质子变成中子，并与第二个质子结合形成氘核(²D).这在公式(1)的第一行中以符号表示，其中e⁻是电子，ν是a亚原子粒子被称为中微子．

虽然这是一个罕见的事件，但氢原子是如此之多，它是主要的太阳能源。随后的遭遇(列在第二和第三行)进行得更快:氘核遭遇了一个无处不在的产生氦-3的质子(^3.He)，这些元素依次形成氦-4 (⁴他)。最终结果是四个氢原子聚变成一个氦原子。能量被伽马射线光子(γ)和中微子(ν)带走。因为原子核必须有足够的能量来克服静电势垒，能量产生的速率随能量的四次方而变化温度．

公式(1)表明，每转换两个氢原子，就会产生一个平均能量为0.26 MeV的中微子，占释放总能量的1.3%。这就产生了8 - 10的通量¹⁰中微子每平方厘米每秒地球．20世纪60年代，美国科学家雷蒙德·戴维斯(Raymond Davis)建立了第一个旨在探测太阳中微子的实验诺贝尔奖在南达科他州Lead的Homestake金矿的地下深处进行了实验。方程(1)中的太阳中微子的能量(小于0.42 MeV)太低，无法被本实验检测到;然而,后续过程产生了戴维斯的实验可以探测到的高能中微子。观测到的这些高能中微子的数量远远小于已知能量产生率的预期，但实验证实，这些中微子实际上来自太阳。检测到的数量少的一个可能的原因是假定的从属过程的速率是不正确的。另一种更有趣的可能性是，太阳核心产生的中微子与巨大的太阳质量相互作用，变成了一种无法观测到的不同种类的中微子。这一过程的存在对核理论具有重大意义，因为它要求中微子的质量很小。2002年，位于安大略省萨德伯里附近克莱顿镍矿地下近2100米(6900英尺)的萨德伯里中微子天文台的结果。，表明太阳中微子确实改变了它们的类型，因此中微子的质量很小。这些结果解决了太阳中微子问题。