Blockdit Logo (Mobile)
Antfield
•
29 ก.ค. 2020 เวลา 16:50 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี
ครั้งแรกกับการตรวจจับอนุภาคหายากจากดวงอาทิตย์ ซึ่งยืนยันถึงปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นอีกรูปแบบที่เกิดในดวงอาทิตย์ 😉☀️
เครื่องตรวจจับอนุภาค Borexino detector ในอิตาลี
โดยเจ้าอนุภาคนี้ชื่อ CNO neutrinos ซึ่งเชื่อว่ามีอยู่แต่ในดวงอาทิตย์ เกิดขึ้นจากวัฏจักร Carbon-Nitrogen-Oxygen ในการเป็นธาตุเร่งปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นในดวงอาทิตย์
โครงการ Borexino solar-neutrino ซึ่งมุ่งสังเกตอนุภาคที่จะมายืนยันปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นอีกรูปแบบในดวงอาทิตย์ โดยใช้อุปกรณ์ตรวจจับอนุภาคนิวทริโนที่ฝังอยู่ใต้ดินของ Gran Sasso National Laboratories อิตาลี ลึกลงไปจากพื้น 1 กิโลเมตร
ส่วนประกอบของ Borexino detector
โครงสร้างของ Borexino detector ประกอบด้วยบอลลูนไนลอนใส่ไว้ในถังน้ำสูง 18 เมตร ข้างในบรรจุสารละลายไฮโดรคาร์บอนหนัก 278 ตัน ซึ่งจะส่งประกายแสงเมื่ออนุภาคนิวทริโนวิ่งกระทบอิเล็กตรอนในอะตอม เริ่มดำเนินงานมาตั้งแต่ปี 2007
โดยอุณหภูมิของสารละลายไฮโดรคาร์บอนจะถูกควบคุมให้คงที่ด้วยอุปกรณ์แลกเปลี่ยนความร้อนและถังน้ำที่หุ้มฉนวน
ถังน้ำหุ้มฉนวนเพื่อคุมอุณหภูมิในถัง
ด้านในของบอลลูนก็จะเต็มไปด้วยอุปกรณ์ตรวจจับแสงวาปที่เกิดจากการชนกันของอนุภาคนิวทริโนกับอิเล็คตรอนเรียงรายโดยรอบผนังด้านใน
เมื่อเกิดแสงวาปทีมวิจัยก็จะรวบรวมข้อมูลเพื่อนำไปวิเคราะห์คุณลักษณะของอนุภาคที่ตรวจจับได้
อุปกรณ์ตรวจจับที่เรียงรายอยู่ด้านในของบอลลูน
ทั้งนี้ทีมวิจัยสามารถตรวจจับอนุภาคนิวทริโนที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นของอะตอมธาตุไฮโดรเจนกับไฮโดรเจนหลอมรวมเป็นธาตุฮีเลียมได้ตั้งแต่ปี 2012
ซึ่งนักวิทยาศาสตร์คาดว่ากว่า 99% ของพลังงานที่ปลดปล่อยออกมาจากดวงอาทิตย์นั้นมาจากปฏิกิริยารูปแบบนี้
** ปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เกิดในดวงอาทิตย์ **
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ในดวงอาทิตย์นั้นเกิดอยู่ที่แกนดาว แสงที่เกิดขึ้นจากปฏิกิริยาอาจต้องใช้เวลาเดินทางนับแสน ๆ ปีกว่าจะหลุดออกมายังผิวดาวและเดินทางมายังโลก แต่นิวทริโนนั้นพุ่งทะลุออกมาได้เลย
ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์รู้ว่าในดวงอาทิตย์นั้นมีปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นแบบ Proton-Proton cycle หรือการหลอมรวมธาตุไฮโดรเจนไปเป็นธาตุฮีเลียมซึ่งเกิดขึ้นเป็นหลักในดวงอาทิตย์
ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นแบบ Proton-Proton cycle
แต่นักวิทยาศาสตร์ก็คาดว่ายังมีปฏิกิริยานิวเคลียร์อีกรูปแบบที่เรียกว่า CNO cycle ซึ่งมีธาตุคาร์บอน ไนโตรเจน และออกซิเจนอยู่ในวัฏจักรของปฏิกิริยานิวเคลียร์ชนิดนี้
CNO cycle
จากรูปจะเป็นการวนเป็นวัฏจักร เริ่มจากบนสุด
1. อะตอมคาร์บอน C-12 ถูกชนด้วยอะตอมไฮโดรเจนหลอมรวมเป็นอะตอมไนโตรเจน N-13 ขั้นตอนนี้มีการปล่อยรังสีแกมม่า
2. ถัดมาอะตอมไนโตรเจน N-13 ที่ไม่เสถียรสลายตัวปล่อยอนุภาคโพซิตรอน (อิเล็กตรอนที่มีประจุ +) กับนิวทริโน กลายไปเป็นธาตุคาร์บอน C-13 (เมื่อเกิดการเปลี่ยนแปลงจำนวนโปรตรอนในนิวเคลียสของอะตอมก็จะกลายเป็นธาตุอีกตัวไป)
3. และอะตอมคาร์บอนนี้ก็จะถูกชนด้วยอะตอมไฮโดรเจนหลอมรวมเป็นอะตอมไนโตรเจน N-14 ขั้นตอนนี้มีการปล่อยรังสีแกมม่า
4. หลังจากนั้นอะตอมไนโตรเจนก็จะถูกชนด้วยอะตอมไฮโดรเจนหลอมรวมเป็นอะตอมออกซิเจน O-15 ขั้นตอนนี้มีการปล่อยรังสีแกมม่า
5. อะตอมออกซิเจนที่ไม่เสถียรสลายตัวปล่อยอนุภาคโพซิตรอน กับนิวทริโน กลายไปเป็นธาตุไนโตรเจน N-15
6. อะตอมไนโตรเจน N-15 ถูกชนด้วยอะตอมไฮโดรเจนแตกตัวเป็นอะตอมฮีเลียม He-4 กับอะตอมคาร์บอน C-12 - วนกลับไปข้อ 1 ใหม่
โดยจะเห็นได้ว่าในวัฏจักรนี้มีไอโซโทปของคาร์บอน ไนโตรเจนและออกซิเจนเข้ามาเกี่ยวข้องอยู่หลายตัว
ซึ่งวัฏจักร CNO นี้ยังเป็นเพียงสมมติฐานที่รอการพิสูจน์ และวันนี้เราอาจจะได้ข้อพิสูจน์นั้นแล้ว
ภาพด้านในอีกมุมของ Borexino detector
โดยทีมวิจัยได้นำเสนอผลการตรวจจับอนุภาค นิวทริโนที่เกิดจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่น อีกรูปแบบในงานสัมมนาออนไลน์ Neutrino 2020 conference
แต่ทั้งนี้ผลงานวิจัยนี้ยังต้องรอการยืนยันอีกครั้ง (ตอนนี้ค่าความเชื่อมั่นของข้อมูลการตรวจจับอยู่ที่ระดับ 5σ หรือ 99.9999426696856% ซึ่งทางวิทยาศาสตร์จะเชื่อมั่นข้อมูลได้ ค่าทางสถิติต้องระดับ 6σ)
ก็ยังคงต้องติดตามและรอผลการศึกษากันต่อไป ซึ่งถ้าข้อมูลได้รับการยืนยันก็จะเป็นการสนับสนุนแนวคิดของปฏิกิริยานิวเคลียร์ ฟิวชั่นอีกรูปแบบในดวงอาทิตย์ 😃

ดูเพิ่มเติมในซีรีส์

โฆษณา