[논문 리뷰] 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. Steinitz외 1명|arXiv (Cornell University)|2017. 05. 08.

Neutrino Physics Research참고 문헌 4인용 수 9

한 줄 요약

이 연구는 10년에 걸친 라돈 붕괴 데이터를 분석하여 태양의 자전과 연간 주기와 관련된 감마선 방사선의 주기적 변동을 발견하며, 중성자 상호작용을 통한 태양 영향 가능성을 제기한다. 저자들은 베타 붕괴 속도가 태양 중성자에 의해 조절될 수 있다고 제안하며, 약 10^−45 cm²의 단면적을 추정하고, 기울어진 태양 자전 효과와 잠재적인 중성자 유도 붕괴 자극을 유추한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 10년에 걸친 라돈 붕괴 감마선 방사선의 장기적 변동성을 조사하기 위해.
• 태양 자전 및 연간 주기와 라돈 붕괴 속도의 영향을 확인하기 위해.
• 태양으로부터 온 중성자가 베타 붕괴 과정을 조절할 가능성 탐색하기 위해.
• 관측된 붕괴 속도 조절을 바탕으로 태양 내부 구조의 특성을 유추하기 위해.

제안 방법

• 다양한 시간대에 걸쳐 10년 동안 수집된 라돈 붕괴에서의 감마선 방사선 데이터 분석.
• 태양 자전 및 지구 궤도와 관련된 주파수를 갖는 붕괴 속도의 주기적 진동을 탐지하기 위해 푸리에 분석 적용.
• 태양 자전 효과를 분리하기 위해 정오와 자정 측정 간의 붕괴 속도 변동 비교.
• 1년 간격으로 분리된 진동 패턴을 식별하기 위해 시간 이동된 사인 함수 피팅 사용, 기울어진 태양 자전 축과 일치.
• 관측된 조절 진폭을 바탕으로 중성자 유도 붕괴 단면적 추정.
• 관측된 위상 및 진폭을 바탕으로 붕괴 속도 조절 패턴으로부터 태양 내부 구조 유추.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 라돈 붕괴 감마선 방사선에 태양 자전 및 연간 주기와 관련된 주기적 변동이 존재하는가?
• RQ2 붕괴 속도 변동의 시간대 의존성은 태양으로부터의 방향성 영향을 나타내는가?
• RQ3 태양 중성자가 라돈 동위원소의 베타 붕괴 속도를 조절할 수 있는가?
• RQ4 관측된 진동의 위상과 진폭은 태양 자전축이 천구면에 대해 기울어진 상태임을 어떻게 반영하는가?
• RQ5 중성자 유도 베타 붕괴 자극의 추정 단면적은 얼마인가?

주요 결과

• 라돈 붕괴 감마선 방사선의 연간 진동은 6월에 최고조에 도달하여 지구외 또는 태양 영향임을 시사하며, 지구적 요인보다는 태양적 영향을 지시한다.
• 자정 측정에서는 붕괴 속도 변동이 태양 자전 조절을 강하게 보이지만, 정오 측정에서는 그렇지 않아, 방향성 또는 위상 의존성 효과를 나타낸다.
• 1년 간격으로 분리된 진동 쌍이 관측되어, 태양 자전축이 천구면에 대해 기울어져 있음을 일치시킨다.
• 데이터는 태양 중성자가 베타 붕괴를 자극할 수 있음을 시사하며, 유도된 단면적은 약 10^−45 cm²로 추정된다.
• 관측된 조절 패턴은 붕괴 생성물이 입사 중성자 방향으로 선호적으로 방출될 수 있음을 암시한다.
• 결과는 태양 중성자와 베타 붕괴 핵 사이에 비랜덤이고 방향성 있는 상호작용이 존재한다는 간접적 증거를 제공한다.