一个国际研究小组利用几乎无法检测到的粒子，深入研究了太阳的心脏，勾勒出了驱动太阳炉的复杂反应链。
在10月24日出版的《自然》(Nature)杂志上，博瑞西诺合作项目的研究人员报告了迄今为止由太阳内部聚变反应产生的中微子的最详细记录。中微子通常被称为幽灵粒子，因为它们穿过物质而不留下任何痕迹，中微子可以被用作确定组成太阳聚变反应链的代理——这个反应释放出太阳的巨大能量。
物理学家之所以使用这种技术，是因为太阳的密度如此之大，以至于太阳中心的反应所产生的光和能量需要数万年才能到达太阳外围，在那里可以观测到它们。另一方面，中微子与物质的相互作用是如此微弱，以至于在太阳核心产生的中微子在地球上发生反应后几分钟内就能被观测到。
博瑞西诺合作组织(Borexino collaboration)是一个包括普林斯顿大学研究人员在内的国际组织，该组织报告了中微子辐射的全光谱，可以用来描述产生阳光的主要聚变反应链。
“这项实验的一个主要目标是探测太阳核心产生的中微子，”普林斯顿大学(Princeton)物理学荣誉退休教授弗兰克卡拉普赖斯(Frank Calaprice)说。“这些中微子是由我们看不见的核心核反应产生的。它们告诉你太阳中产生能量和中微子的过程。”
近年来，不同的研究团队都发现了太阳中微子，但博瑞西诺大学的研究人员在《自然》杂志上发表的报告首次展示了太阳中微子的全能谱。该报告关注的中微子与太阳中主要的聚变反应链有关，该反应链被称为质子-质子(pp)聚变反应链。pp反应链产生的能量占太阳释放能量的99%。
Borexino最初计划背后的动机是为了回答一个长期存在的物理学问题，即太阳中微子问题。从本质上说，科学家们探测到的从太阳撞击地球的中微子远远少于标准物理模型所能解释的中微子。Borexino和其他项目着手解决这一差异。本世纪初，萨德伯里中微子天文台的研究人员证实，中微子在从太阳到地球的途中会发生振荡，其中一些会转变成不易被探测到的状态。
Borexino继续测量中微子，以便更好地理解振荡和太阳。论文中报道的结果证实了城市固体废物理论预测的振荡，该理论最初是由斯坦尼斯拉夫·米赫耶夫(Stanislav Mikheyev)、阿列克谢·斯米尔诺夫(Alexei Smirnov)和林肯·沃尔芬斯坦(Lincoln Wolfenstein)三位研究人员提出并以他们的名字命名的。
这些结果使物理学家能够更好地理解太阳活动过程。由于博瑞西诺最近探测到的反应产生的能量需要几个世纪才能从内部释放出来，中微子的探测使科学家能够将目前太阳内部产生的能量与我们今天在太阳表面观测到的能量进行比较。由于太阳表面的能量是在数万年前产生的，科学家们可以得出这样的结论:太阳已经处于相对热力学平衡状态至少有10万年了。
博瑞西诺的太阳中微子光谱也是解决太阳化学成分长期存在的一个问题的第一步，这个问题被称为“金属丰度”，指的是太阳中比氦重的原子的丰度。一个正在进行的科学争论是太阳内部的金属丰度是高还是低。新测得的伯里西诺结果表明，高金属丰度的太阳模式是有利的;然而，研究人员警告说，在得出任何结论之前还需要做更多的工作。
博瑞西诺合作项目由来自意大利、美国、德国、俄罗斯、波兰和匈牙利等国的科学家组成。在普林斯顿，这个项目包括研究人员和学生的团队。除了Calaprice，普林斯顿大学的研究人员还包括物理学教授克里斯蒂亚诺·加尔比亚蒂(Cristiano Galbiati)和化学与生物工程学教授杰伊·本泽格(Jay Benziger)。Paul LaMarche，现任普林斯顿大学副教务长，在探测器的创建过程中担任项目经理。
这个四层楼高的探测器位于意大利格兰萨索国家实验室地下4600英尺的花岗岩地块上。探测器的核心由两个巨大的嵌套尼龙气球组成，直径36英尺，里面充满了一种叫做闪烁体的石油基液体。气球被包裹在一个不锈钢球体内，球体上排列着2000个光传感器。当中微子与闪烁体流体中的电子相互作用时，它们会产生由传感器探测到的短暂闪光。尼龙气球和闪烁净化系统是在普林斯顿大学Calaprice、Galbiati和Benziger的指导下建造的，然后运往意大利，安装在格兰萨索的地下实验室。
Borexino探测器的成功依赖于探测器和闪烁体的高度清洁度。博瑞西诺的研究人员建造了一座化工厂，每小时可以净化1吨闪烁体。净化系统的目的是减少本底辐射。最后，它将一吨闪烁体中的污染物浓度降低到每天不到一次放射性衰变。相比之下，一吨空气通常每天有20亿次衰变。这种低背景是由于自然环境中的放射性是前所未有的，并且对太阳中微子的测量至关重要。
本泽格说，这个项目需要一个比一般实验室大得多的化工厂。博瑞西诺布满了100万公斤的有机闪烁体。一个典型的台式有机化学实验室每小时蒸馏10加仑左右。按照这个速度，将需要11000年才能填满博里西诺探测器。“博瑞西诺净化系统每小时处理1000公斤，将填充探测器的时间缩短到两个月。”
经过15年的开发、测试和建设，博瑞西诺探测器于2007年投入使用。从那以后，它对太阳中微子和地球反应释放出的被称为地球中微子的中微子进行了一系列重要的发现。尽管质子泵周期中微子的全光谱描述为10年的数据收集画上了句号，Borexino仍将继续运行到2020年。研究人员希望测量来自太阳反应的中微子，这种反应被称为碳-氮-氧循环。这个周期被认为产生的光能不超过太阳光能的1%，尽管它被认为在更大质量的恒星中起着主导作用。
Borexino项目包括100多名研究人员，是由国家科学基金会(National Science Foundation)、意大利国家核物理研究所(National Institute for Nuclear Physics)以及德国、波兰和俄罗斯的科学资助机构共同资助的国际合作项目。