[論文レビュー] Analysis of Ten Years of Radon-Chain Decay Measurements: Evidence of Solar Influences and Inferences Concerning Solar Internal Structure and the Role of Neutrinos

P. A. Sturrock, G. Steinitz+1 more|arXiv (Cornell University)|May 8, 2017

Neutrino Physics Research参考文献 4被引用数 9

ひとこと要約

本研究では、10年間のルビジウム崩壊データを分析し、太陽の回転および年間周期に関連するガンマ線放射の周期的変動を同定した。これはニュートリノの相互作用を介した太陽的要因の可能性を示唆する。著者らは、ベータ崩壊速度が太陽ニュートリノによって変調されている可能性を提唱し、およそ10^−45 cm²の断面積を推定している。また、斜めの太陽の回転効果やニュートリノ誘発崩壊の刺激の可能性についても示唆している。

ABSTRACT

Gamma radiation associated with radon decay exhibits variations in both time of year and time of day. The annual oscillation has its maximum value in June, suggestive of a galactic influence. Measurements made at midnight show strong evidence of an influence of solar rotation, but measurements made at noon do not. We find several pairs of oscillations with frequencies separated by 1 cycle per year that is suggestive of an influence of rotation that is oblique with respect to the normal to the ecliptic. We suggest that beta decays may be stimulated by neutrinos and that the decay products tend to travel in the same direction as the neutrinos. We estimate the relevant cross section.

研究の動機と目的

• 10年間の期間にわたるルビジウム崩壊ガンマ線放射の長期的変動を調査すること。
• 太陽の回転周期および年間周期がルビジウム崩壊速度に影響を与えているかどうかを特定すること。
• 太陽からのニュートリノがベータ崩壊プロセスを変調している可能性を検討すること。
• 観察された崩壊速度の変調に基づいて、太陽内部構造の性質を推論すること。

提案手法

• 複数の時間帯での測定を含む10年間にわたるルビジウム崩壊からのガンマ線放射データの分析。
• 太陽の回転および地球の公転に関連する周波数を持つ周期的振動を検出するためのフーリエ解析の適用。
• 正午と真夜中の測定値の間での崩壊速度変動を比較し、太陽回転効果を分離すること。
• 位相シフトを施した正弦波フィットを用いて、1年間隔で分離された振動ペアを特定し、黄道面に対して斜めの太陽の回転軸を示唆すること。
• 観察された変調振幅に基づいて、ニュートリノ誘発崩壊断面積を推定すること。
• 観察された位相および振幅に基づいて、太陽内部構造を推論すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ルビジウム崩壊ガンマ線放射に、太陽の回転周期および年間周期と相関する周期的変動が存在するか？
• RQ2 崩壊速度変動の時間帯依存性は、太陽からの方向的影響を示唆しているか？
• RQ3 太陽ニュートリノがルビジウム同位体のベータ崩壊速度を変調している可能性があるか？
• RQ4 観察された振動の位相および振幅は、太陽の回転軸が黄道面に対してどのようになっているかを明らかにするか？
• RQ5 ニュートリノ誘発ベータ崩壊刺激の断面積は推定してどの程度か？

主な発見

• ルビジウム崩壊ガンマ線放射の年間振動は6月にピークに達し、これは地上的要因ではなく、銀河的または太陽的要因を示唆している。
• 真夜中の測定では崩壊速度の変動に強い太陽回転変調が見られるが、正午では観察されない。これは方向的または位相依存効果を示唆している。
• 1年間隔の周波数差を示す振動ペアが観察され、これは黄道面に対して斜めに回転する太陽の回転軸と整合的である。
• データは、ベータ崩壊が太陽ニュートリノによって刺激されている可能性を示唆しており、推定された断面積は約10^−45 cm²である。
• 観察された変調パターンから、崩壊生成物が入射ニュートリノの進行方向に優先的に放出されている可能性が示唆される。
• 結果は、太陽ニュートリノとベータ崩壊核との間で非ランダムで方向性のある相互作用が存在することを間接的に示している。