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和80亿年后的太阳的情况相同。这些恒星是太阳的先行者，现在它们就能告诉我们，将来的太阳会是怎样的。假若在这类星中还有行星围绕着某些恒星转动，并且在这些恒星上面还曾有过生命，那么到那时所有的生命都早已消失。他们的踪迹早就被恒星辐射出的热流所烧毁。可惜我们的观测证实了对太阳的预言是正确的。太阳的中微子我们用计算机得到的太阳模型的性质和观测到的现象相一致，球状星团的赫罗图也表明，对太阳未来的预测也是正确的，虽然这个预测对人类来讲并不很乐观。对于天体物理学家来说，好像一切都是正常的。但有一件美中不足的事情不断被核物理学家所谈论，他们甚至认为对恒星演化的看法可能不完全正确，计算机模型也许是错误的。产生这种怀疑的态度是由于一种不显眼的基本粒子。这种基本粒子是在氢聚变为氦时附带产生的。它对于太阳并无实际意义。这个怀疑是由在美国南达科他一个被遗弃的金矿里所进行的一项实验所引起。这种粒子就是中微子。它是呈电中性的，实际上也没有质量，它以光速运动。在描述质子…质子…链时我们已经看到，每当两个氢核发生聚变时，就会释放出一个正电子和一个中微子（见图3…3的上部分）。正电子很快和一个负电子结合并产生一个光量子，而中微子不和任何其他粒子反应，因而它不被任何物质偏转，它从产生地以光速沿着直线飞出去。周围的太阳物质对于中微子毫无影响。对于一旦形成的粒子来说，可把太阳物质看作不存在。为了躲避一个朝我们飞来的中微子，我们需要躲在一堵墙的后面，这堵墙的厚度若是以公里为单位，那么需要用一个15位的数字来表示。幸运的是，我们不需要对中微子进行防护，因为当它们穿过我们时，不会损伤身体的任何一个原子。■因此在太阳中心产生的中微子是以直线朝空间飞出去的，并且也能和地球相碰。无论是白天或是黑夜，它们都可以毫无阻挡地穿过地球。白天是从上面飞来，而夜晚则是从下面飞来。假若存在中微子望远镜可以观测中微子的话，那么就可以看到在日面的中心有一个小的亮斑。这个亮斑是在恒星的中心区域，即有质子…质子…反应发生的地方产生的。用这架望远镜当然也能在晚上看到这个亮斑，只需在太阳下山以后，把望远镜指向地平面以下太阳所在的方向，因为地球对于这架望远镜来说是透明的。但是中微子望远镜是不存在的。因为要造一架这样的望远镜，必须能够用透镜或反射镜将中微子进行偏转，正像在照相机或电子显微镜中可以将光线或电子进行偏转一样，然而中微子却永远是直线飞行的。■
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不过有几种特殊的原子，它们能对从它们近旁飞过的中微子稍微产生37一点阻挡作用。最著名的要算氯的同位素Cl。如果还能有什么原子可以让中微子停住的话，那么首先会是氯原子。这种情况几乎是不可能发生的，但如果偶然地发生了，氯原子能够将碰撞它的中微子吸收，并从原子核中放出一个电子，余下的就成为一个氩原子（见图5…5）。由此产生的氩原子并不是通常的惰性气体的氩原子，而是它的同位素。大约要经过35天它才会恢复原状。有名的雷蒙德·戴维斯（RaymondDavis）的太阳中微子实验，就是建立在它的基础上。这个实验之所以著名，就是因为它使天体物理学家不知所措。但在讲述这个实验之前，我想先指出另一个困难。氯原子只能和高能量的中微子反应，而质子…质子…反应中产生的中微子的能量比较低，不能和氯原子反应。因此假若在太阳中不存在产生高能量的中微子源的话，我们就可以不考虑太阳中微子的问题了。和质子…质子…链相关连的还有一系列的附加反应。它们对于提供太阳的能量来说是无关紧要的，因而从来也没有提到它们。在这些反应之中，有一种反应发生的几率会随着氦的增加而增大，这个反应在图5…6中表示出来。一个质量数为4的正常氦原子和一个质量数为3的氦的同位素相碰撞，便会产生一个质量数为7的铍原子。如果这个铍原子在发生放射性衰变之前，又与一个氢原子相碰撞，就能产生一个质量数为8的硼的同位素。这个硼原子也是放射性的。经过一定时间后，它将重新变为铍原子。在这个转变过程中会释放出一个正电子和一个高能量的中微子。因此而生的中微子正好可以和氯原子反应，那么中微子同样可以毫无阻挡地穿过物质，甚至穿过大量由氯组成的物质。氯原子虽然很少和中微子作用，但不时地会发生氯原子与一个从它旁边飞过的中微子进行反应。上面提到的实验正是在这个基础上进行的。雷蒙德·戴维斯的太阳中微子实验制造一个太阳中微子探测器是可能的。遗憾的是，它只能探测到对于天体物理学家不很重要的、在铍…硼…附加链中所产生的中微子，而对于和太阳（同样也是对我们）生命相关的质子…质子…反应中产生的中微子，它则完全探测不到。但是如果我们的太阳模型是正确的，那么由硼衰变产生的高能量的中微子也应该被证实。戴维斯想出了下面这样一个实验。为了防止干扰，他将390000升的四氯乙烯灌入在地下1500米深处的一个用很厚的水层包围的池子里。四氯乙烯是清洗工业中一种主要液体，它和四氯化碳是近亲。这种清洗液的每个37分子中含有4个氯原子，其中平均有一个是对中微子敏感的同位素Cl。用这种液体灌入是将大量氯原子集中到一个很小的体积内的最经济和最方便的办法。氯原子在每一瞬间都被来自太阳的中微子所照射。在通常情况
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下不会发生什么情况，因为无数个由质子…质子…反应产生的能量较低的中微子可以毫无阻挡地穿过这池子，只有在硼衰变时产生的高能量的中微子才有某种可能被捕获。如果用天体物理学家的太阳模型估算高能量的中微子数目，那么平均每天在这个池子里将有一个氯原子被一个中微子转化为氩原子。如果等上好几天，就会有很多氩原子形成。但是氩原子经过35天以后又会发生衰变，重新变为氯原子。如果将这种液体长期地置放在能够穿透一切的太阳中微子流中，便很快可以建立起一种平衡：平均来说产生和衰变的氩原子数目是相等的。不过很遗憾，由此得到的氩原子的浓度极低。假如太阳模型是正确的，则整个池子大约只有35个氩原子。要在610吨液体中找出35个氩原子，这个任务比在干草堆里寻找一根针还要困难得多。仅仅在1立方厘米的体积中氯原子的数量就已多到要用一个22位的数字来表示，而戴维斯的池子里有390000升，即有3亿9000万个立方厘米！然而人们要在这个池子里去寻找35个氩原子！实际上这项任务是可以解决的。首先将氦气注入到液体中，再借助于氦可将氩原子漂洗出来。实验结果证明用这种方法可将池子中95％的氩原子取出来，因为由太阳中微子反应生成的氩原子是放射性的，因此一旦从池子中取出来并发生衰变时，就很容易用计数管测量出来。清除了氩原子后的液体里又可以形成新的氩原子，过一段时间可以将它们再次取出并进行计数。因此，四氯乙烯池子是一个取之不尽的探测器，在池子里面不断有放射性氩原子产生。我们期待平均每天在池子里会有一个反应发生，但是很遗憾，多年测量结果却表明，平均每4天才有一个反应发生。由此我们得到一个结论，每秒来自太阳的高能量的中微子只是我们所期待的四分之一。天体物理学家一遍又一遍地计算太阳模型。戴维斯不断地寻找着一切可能的误差来源，然而这个矛盾始终存在。是我们在太阳的计算中有错误？还是金矿中的实验不正确？很难设想，所有用计算机进行的计算都是