由量子科学与技术研究开发组织高级研究员早川武人领导的一个合作研究小组通过理论计算预测,超新星爆炸释放的中微子会产生自然界中不存在的锝98(98Tc)。来自日本国立天文台、东京大学、东京工业大学、九州大学、理化研究所等的研究人员参加了课题组。
质量超过太阳八倍的恒星在其生命结束时会发生引力坍缩超新星爆炸。在这次爆炸的早期阶段,大量的中微子(基本粒子)从中心的原始中子星中释放出来,中微子将部分能量释放到外层,引起超新星爆炸。此时,一些中微子与现有原子核发生反应,产生新的核素,如钽 8。 在 180 种中微子(注)中,已知除反电子中微子以外的 6 种中微子会产生上述核素。如果存在反电子中微子贡献较大的核素,则可以估算出所有5种中微子的平均能量,这对理解超新星爆炸有很大的帮助。
研究小组意识到 98Tc 可能是在中微子中产生的,计算了相关的中微子核反应速率,并使用超新星爆炸模型计算了 98Tc 的产生量。结果发现,反电子中微子的贡献高达20%,这是首次发现反电子中微子贡献大的重元素。他还表明,如果陨石研究取得进展,可以评估太阳系形成过程中 98 Tc 的数量和超新星爆炸的年龄。
据称,这项研究有助于阐明超新星爆炸中所有六类中微子的平均能量,以及预测不久的将来超新星爆炸中反电子中微子的能量。
(注)电子中微子、μ中微子、τ中微子及其反中微子、反电子中微子、反μ中微子、反τ中微子六种。