[论文解读] 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 9

一句话总结

本研究分析了十年的氡衰变链数据，发现伽马辐射存在与太阳自转和年周期相关的周期性变化，表明可能存在通过中微子相互作用的太阳影响。作者提出β衰变速率可能受太阳中微子调制，估算出截面约为~10^−45 cm²，并推断出倾斜的太阳自转效应及潜在的中微子诱导衰变增强。

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.

研究动机与目标

• 调查十年内氡衰变伽马辐射的长期变化。
• 确定太阳自转和年周期是否影响氡衰变率。
• 探讨太阳中微子是否可能调制β衰变过程。
• 基于观测到的衰变率调制推断太阳内部结构特性。

提出的方法

• 分析十年间在多个一天中时间点采集的氡衰变伽马辐射数据。
• 应用傅里叶分析检测与太阳自转和地球轨道相关的衰变率周期振荡。
• 比较正午与午夜测量的衰变率变化，以分离太阳自转效应。
• 使用相位偏移的正弦拟合识别相隔一年的振荡对，表明太阳自转轴存在倾斜。
• 基于观测到的调制振幅估算中微子诱导衰变的截面。
• 从观测到的衰变率调制的相位和振幅推断太阳内部结构。

实验结果

研究问题

• RQ1 是否存在与太阳自转和年周期相关的氡衰变伽马辐射周期性变化？
• RQ2 衰变率变化的时间依赖性是否表明太阳具有方向性影响？
• RQ3 太阳中微子是否可能负责调制氡同位素的β衰变速率？
• RQ4 观测到的振荡相位和振幅能揭示太阳自转轴相对于黄道面的取向信息吗？
• RQ5 中微子诱导β衰变增强的估算截面是多少？

主要发现

• 氡衰变伽马辐射的年度振荡在六月达到峰值，表明其受银河系或太阳影响，而非地球因素。
• 午夜测量显示衰变率变化具有强烈的太阳自转调制，而正午测量则无此现象，表明存在方向性或相位依赖效应。
• 观测到一对频率相隔一年的振荡，与太阳自转轴相对于黄道面倾斜一致。
• 数据表明β衰变可能受太阳中微子刺激，估算截面约为10^−45 cm²。
• 观测到的调制模式表明衰变产物可能优先沿入射中微子方向发射。
• 结果提供了太阳中微子与β衰变核之间非随机、方向性相互作用的间接证据。