這么多年以來，我們對(duì)太陽及其構(gòu)造的認(rèn)知,，基本上都是來自于物理模型推導(dǎo)出來的結(jié)果,。然而，太陽的內(nèi)部究竟是什么樣,，我們還是知之甚少,，即使發(fā)射了帕克太陽探測(cè)器，它也只能在距離太陽表面一定距離內(nèi)進(jìn)行觀測(cè),，根本無法深入到內(nèi)部去,，估計(jì)在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間跨度內(nèi)，我們都無法將探測(cè)器發(fā)射到太陽內(nèi)部,，畢竟非目前的人力所能為之,。

太陽發(fā)出的中微子

    當(dāng)太陽光照射到我們身上時(shí)，它不僅僅是在我們的皮膚上留下光斑,。其實(shí),，除了可見光、紅外線,、紫外線,、X射線、伽馬射線等高能射線之外,，還有一種質(zhì)量非常非常微小,、我們無法感知到存在的粒子，這種粒子叫做中微子,，科學(xué)界形容它為“幽靈粒子”,。

    光是從太陽發(fā)出的中微子，每秒至少有數(shù)萬億個(gè)穿過我們的身體,，然后再進(jìn)入到我們腳下的土地里,，然后再以接近光速的速度，從地球上呼嘯而過,。

    中微子在標(biāo)準(zhǔn)粒子模型里,，屬于輕子的一種，它本身不帶電荷,，質(zhì)量非常微小,，甚至僅為電子質(zhì)量的百萬分之一。正是由于它的質(zhì)量非常非常小，所以運(yùn)行速度非?？?，達(dá)到了非常接近光速的程度。同時(shí),，由于它沒有電荷屬性,，基本上不與周圍的任何物質(zhì)發(fā)生作用，所以極難被探測(cè)到,。

    科學(xué)家們花了數(shù)年時(shí)間,，在南極和一些高山上設(shè)置了特殊的探測(cè)裝置，來捕捉來自宇宙空間特別是源自太陽的中微子,，于2013年首次捕捉到了高能中微子的蹤跡,。

    太陽向外發(fā)射光線和能量,，根本來源是內(nèi)部無時(shí)無刻不在進(jìn)行的核聚變,。而在這些核聚變中，絕大部分甚至超過99%的都是質(zhì)子和質(zhì)子聚合的聚變反應(yīng),，剩余的極少部分,，長(zhǎng)期以來，科學(xué)家們認(rèn)為,，則是與上面的聚變類型完全不同的模式,，即有弱相互作用參與的核反應(yīng)。通過數(shù)十年的努力,，科學(xué)家們終于首次探測(cè)到來自這“第二種反應(yīng)”產(chǎn)生的中微子,。

    通過模型測(cè)算，通過“第二種”反應(yīng)產(chǎn)生的中微子數(shù)量級(jí)非常龐大,，達(dá)到每秒10的38次方,，一經(jīng)形成，這些中微子便向“脫韁野馬”一樣,，毫無阻攔地從太陽內(nèi)部沖向宇宙的四面八方,。

探索太陽中微子的意義

    科學(xué)家們通過精密的測(cè)量手段，捕獲了來自太陽的中微子,，這個(gè)發(fā)現(xiàn)觸及到了天文領(lǐng)域一個(gè)非常激烈的爭(zhēng)論問題,，即太陽的組成成分是什么？

    在以往的認(rèn)知中,，我們知道,，太陽至少含有 98% 的氫和氦，這是自然界中最輕,、含量最豐富的兩種元素,。但關(guān)于剩余的2%的構(gòu)成，科學(xué)家們一直在進(jìn)行著激烈爭(zhēng)論。研究人員可以通過分析物體發(fā)出什么顏色的光,、或者不發(fā)出什么顏色的光,，來確定其組成，不過當(dāng)涉及到太陽中一些潛在的較重成分（比如碳,、氮,、氧等）時(shí)，這個(gè)方法就行不通了,，因?yàn)檫@些重元素本身不帶有“透光”屬性,。

    當(dāng)觀測(cè)這條途徑行不通時(shí)，科學(xué)家們只好轉(zhuǎn)向理論研究,。在最早期的太陽成分模型預(yù)測(cè)中,，人們認(rèn)為太陽內(nèi)部的碳、氮,、氧重元素的含量,，應(yīng)該在1.8%左右。不過進(jìn)入新世紀(jì)后,，更加復(fù)雜的理論誕生了,，科學(xué)家們同時(shí)結(jié)合太陽表面的擾動(dòng)特征，預(yù)測(cè)太陽內(nèi)部的重元素含量比例,，降低為1.4%左右,。

    雖然和之前的推測(cè)只有0.4個(gè)百分點(diǎn)的差距，但是這對(duì)于恒星來說影響是巨大的,。太陽是我們研究“最透”的恒星了,，對(duì)宇宙中其它恒星的研究，我們往往采取的是與太陽進(jìn)行對(duì)比,，無論是演化進(jìn)程,，還是光度，以及恒星內(nèi)部的組成,。從組成來看,，如果我們將這個(gè)差異應(yīng)用到其它恒星上，那么就將得出整個(gè)宇宙中碳,、氮,、氧等較重元素的數(shù)量，普遍要比原來預(yù)測(cè)物低40%左右,。

    而對(duì)太陽內(nèi)部組成進(jìn)行驗(yàn)證的一個(gè)方法,，那就是研究從太陽發(fā)出、并且穿透地球的中微子,。

尋找太陽中微子之旅

    從1988年開始,，科學(xué)家們就開始了尋找太陽中微子的研究,。因?yàn)樗械暮朔磻?yīng)都會(huì)噴射出中微子，所以,，要想捕獲來自恒星內(nèi)部因核反應(yīng)產(chǎn)生的中微子,，首先必須要有非常“干凈”的環(huán)境,，以免對(duì)觀測(cè)結(jié)果產(chǎn)生干擾,。

    一方面，科學(xué)家們通過近20年的時(shí)間,，開發(fā)研制了可以清除其它因素干擾的新型材料,，利用這種材料來制造中微子探測(cè)器。

    另一方面,，研究人員選擇一處深山來作為觀測(cè)場(chǎng)所,，最終選擇的是位于意大利的格蘭薩索國家實(shí)驗(yàn)室，這個(gè)實(shí)驗(yàn)室建在一個(gè)長(zhǎng)度達(dá)10公里的深山隧道內(nèi),。

    整個(gè)探測(cè)器的核心由300多噸的化學(xué)混合物所構(gòu)成,，當(dāng)中微子與這些液體混合物發(fā)生極其罕見的相互作用時(shí)，探測(cè)器會(huì)發(fā)生閃爍,。另外,，1000噸相同的混合物包裹著這個(gè)探測(cè)器核心,，在整體裝置的外部又由2300多噸的水進(jìn)行覆蓋,。通過這種層層包裹的結(jié)構(gòu)，可以有效阻擋來自格蘭薩索山中的巖石和其它物體所發(fā)出的伽馬射線和中子等微觀粒子的影響,。

    從2007年探測(cè)器啟動(dòng)到2015年這8年的時(shí)間里,，雖然能夠有效探測(cè)到太陽主要核聚變類型所產(chǎn)生的中微子，但是對(duì)于弱核反應(yīng)產(chǎn)生的中微子則始終沒有探測(cè)到,。于是,，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)探測(cè)器進(jìn)行了改造，使探測(cè)器核心中的液體混合物能夠保持完全靜止?fàn)顟B(tài),。

    在2015年,，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)外宣布，在消除所有其它可能的來源后,，每天可以檢測(cè)到20個(gè)有效“閃光”,，其中10個(gè)來自探測(cè)器材料的放射性衰變，而這10個(gè)中有3個(gè)來自太陽的主要類型核聚變,，其它7個(gè)則來自于太陽內(nèi)部罕見“第二核反應(yīng)”釋放出的中微子,。

    這一發(fā)現(xiàn)，雖然說對(duì)太陽內(nèi)部的組成不具有決定性作用,，但是至少給以后的中微子研究提供了參考,，讓我們對(duì)太陽這顆“母星”有了更加深入認(rèn)知的可能,。