日本國立放射線科學技術研究院高級研究員早川武人領導的聯合研究小組通過理論計算預測,超新星爆炸釋放的中微子會產生自然界中不存在的锝98(98Tc)。該研究小組包括來自日本國家天文台、東京大學、東京工業大學、九州大學和理化學研究所的研究人員。
質量大於太陽質量八倍的恆星在生命末期會經歷引力塌縮超新星爆炸。這次爆炸開始時,中央原中子星釋放出大量中微子(基本粒子),中微子將部分能量拋向外層,引起超新星爆炸。此時,一些中微子與現有的原子核發生反應,生成新的核素,例如鉭8。 在六種中微子(注)中,已知電子反中微子以外的五種中微子會產生上述核素。如果存在一種電子反中微子貢獻較大的核素,就可以評估所有六種中微子的平均能量,這將極大地有助於理解超新星爆炸。
認識到98Tc可能是由中微子產生的,研究小組計算了相關的中微子核反應速率,並利用超新星爆炸模型計算了98Tc的產生。結果發現,電子反中微子的貢獻高達20%,成為首次發現電子反中微子貢獻較大的重元素。我們還表明,如果隕石研究取得進展,可以評估太陽系形成時的 98Tc 含量和超新星爆炸的年齡。
這項研究預計將有助於闡明超新星爆炸中所有六種中微子的平均能量,並預測預計在不久的將來超新星爆炸中反電子中微子的能量。
(注)中微子有電子中微子、μ子中微子、τ中微子及其反中微子、電子反中微子、μ子反中微子、τ中微子六種。