在地中海下检测到高能宇宙中微子 | 路透社
Will Dunham


3项研究人员对中微子探测单元(DU)进行最终检查,该单元卷起在发射器车辆模块上,位于一艘研究船上,前往地中海海底,这张未注明日期的图片于2025年2月12日发布。Paschal Coyle/通过路透社提供
研究人员对中微子探测单元(DU)进行最终检查,该单元卷起在发射器车辆模块上,位于一艘研究船上,前往地中海海底,这张未注明日期的图片于2025年2月12日发布。Paschal Coyle/通过路透社提供2月12日(路透社) - 科学家们在西西里附近的地中海深处正在建设的天文台中,探测到一种名为中微子的幽灵般的亚原子粒子,具有创纪录的能量,这是理解宇宙一些最具灾难性事件的重要一步。研究人员是KM3NeT(立方千米中微子望远镜)合作的一部分,他们认为中微子来自于银河系之外。他们识别出12个超大质量黑洞在其中心积极吞噬周围物质。遥远的星系作为可能的起源点,尽管中微子可能来自其他来源。KM3NeT包括两个位于地中海底部的大型中微子探测器。其中一个叫做ARCA - 深度3,450米(2.1英里),位于西西里附近 - 旨在寻找高能中微子。另一个叫做ORCA - 深度2,450米(1.5英里),位于法国普罗旺斯附近 - 旨在探测低能中微子。
新描述的“超高能”中微子于2023年2月由ARCA探测到,测量值约为120万亿电子伏特,这是一种能量单位。
它的能量是迄今为止检测到的任何其他中微子的30倍,是光子(称为光的粒子)能量的万亿倍,是由世界上最大、最强大的粒子加速器——位于日内瓦附近的大型强子对撞机产生的粒子能量的10,000倍。
“它处于一个完全未被探索的能量区域,”法国马赛粒子物理中心(CPPM)的物理学家帕斯卡尔·科伊尔说,他是周三在期刊上发表研究的领导者之一。自然。“这个中微子的能量是非凡的,”荷兰尼基夫国家亚原子物理研究所的物理学家阿特·海博尔补充道,他是另一位研究人员。
中微子为科学家提供了一种不同的方式来研究宇宙,而不是基于电磁辐射——光。宇宙的许多方面仅用光是无法解读的。
中微子是电中性的,不受即使是最强磁场的干扰,并且很少与物质相互作用。当中微子穿越空间时,它们毫无阻碍地穿过物质——星星、行星或其他任何东西。
这使得它们成为“宇宙信使”,因为科学家可以追踪它们的来源,无论是在银河系内还是跨越星系,从而了解宇宙中一些最具能量的过程。
“中微子是幽灵粒子。它们穿过墙壁,穿过整个地球,甚至从宇宙的边缘穿来,”科伊尔说。“中微子没有电荷,没有大小,几乎没有质量,几乎没有相互作用。它们是人们可以想象的最接近于虚无的东西,但尽管如此,它们对于全面理解宇宙至关重要。”
其他高速的宇宙信使在空间中穿梭并不那么可靠。例如,宇宙射线的路径会被磁场弯曲,因此无法追溯到它们的起源地。
探测中微子并不简单,需要位于深海或冰层中的大型观测站。这些介质提供了一个广阔而透明的空间,在这里,经过的中微子可能与粒子相互作用,产生一种称为切伦科夫辐射的光闪。
研究人员得出结论,ARCA探测到的那一个——是一种称为μ子(muon)的中微子——根据其水平轨迹以及它在到达探测器之前穿过约140公里(87英里)岩石和海水的事实,判断其具有宇宙起源。
KM3NeT探测器仍在建设中,尚未达到其全部能力。
中微子通过各种天体物理过程在不同能量水平下产生。例如,低能中微子是在恒星内部的核聚变过程中产生的。
高能中微子源于在剧烈事件中发生的粒子碰撞,例如黑洞 贪婪地吞噬 落入的物质或 伽马射线爆发 在恒星爆炸性死亡期间产生。它们也可以通过高能宇宙射线与宇宙背景辐射之间的相互作用产生。中微子的研究仍处于初步阶段。
“那么这有什么重要呢?这基本上就是试图理解宇宙中发生了什么,”海博尔说。
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