科學家首次記錄到太陽中微子與碳的稀有互動，這一結果對於理解低能量中微子在物質內部的行為具有重要意義。位於加拿大的 SNO+ 探測器在經過一年多的數據收集後，捕捉到了這一難以捉摸的信號。由牛津大學領導的團隊在 SNOLAB 使用 SNO+ 探測器，該設施位於加拿大薩德伯里的一座工作礦井下兩公里（約 1.24 英里）的深度。這樣的深度使實驗免受宇宙射線和背景噪聲的干擾，從而使研究人員能夠隔離當中微子撞擊原子核時產生的極微弱信號。
中微子仍然是宇宙中最神秘的粒子之一，它們與物質的互動極為罕見。每秒有數兆中微子穿過人體，它們源自核反應，包括太陽內部的反應。探測中微子需要耐心、精確與巨大的屏蔽。SNO+ 團隊專注於與碳-13 的互動，這是一種在探測器的液體閃爍體中存在的稀有碳同位素。當高能量的太陽中微子撞擊碳-13 時，可以將該原子轉變為氮-13。新的核素在約十分鐘後衰變。研究人員依賴延遲重合技術，首先尋找由中微子撞擊產生的初始閃光，然後在幾分鐘後搜索氮-13 衰變時的第二次閃光。這種配對模式有助於區分真實事件與背景信號。
在 2022 年 5 月至 2023 年 6 月的 231 天內，分析識別出 5.6 事件，這一數字與該期間預期的 4.7 次太陽中微子事件相符。負責該研究的牛津大學博士生 Gulliver Milton 稱此檢測為一項重大成就。他表示，捕捉這一互動是非凡的成就，儘管碳同位素非常稀有，我們仍然能夠觀察到其與中微子的互動，這些中微子源自太陽核心，經歷了漫長的距離才達到我們的探測器。
這一結果還建立在數十年的中微子研究基礎上。共同作者、教授 Steven Biller 提到這項工作的歷史。他表示，太陽中微子長期以來一直是研究的有趣主題，而我們前身實驗 SNO 對這些中微子的測量曾獲得 2015 年的諾貝爾物理學獎。他補充道，了解的深入程度已經使研究人員能夠利用太陽中微子作為測試稀有原子反應的基準。
SNO+ 重新利用了早期的 SNO 實驗，該實驗首次證明了中微子在從太陽到地球的過程中會轉變為三種類型。SNOLAB 的科學家 Dr Christine Kraus 強調，團隊利用目標材料中的天然碳-13 來測量這一特定反應。他表示，據我們所知，這些結果代表了迄今為止對碳-13 核子的中微子互動的最低能量觀察，並提供了針對氮-13 核基態的這一特定核反應的首次直接橫截面測量。
研究人員表示，這一成就為研究稀有中微子互動開辟了新機會，並可能指導未來探測器的設計，隨著科學家努力理解這些幽靈般的粒子如何影響核過程以及更廣泛的宇宙。這項研究發表在《物理評論快報》期刊上。
