海底望遠鏡發(fā)現(xiàn)的破紀錄的深空中微子

高能粒子不斷落在地球上，但科學(xué)家們現(xiàn)在已經(jīng)檢測到了一個 doozy：一個中微子從深空爆炸而來的能量遠遠大于我們以前見過的任何東西。

2023 年 2 月 13 日，西西里島海岸附近的一個海底探測器捕捉到了一個破紀錄的中微子事件。該粒子的能量估計高達 220 拍電子伏特 （PeV）——作為參考，之前的記錄保持者是微不足道的 10 PeV.

只有少數(shù)天文物體能夠?qū)⒘Ｗ蛹铀俚饺绱藰O端的能量，例如超新星或黑洞.一個可能的罪魁禍首可能是布拉扎– 一個特別活躍的超大塊體黑洞它幾乎直接向地球發(fā)射了一股輻射射流。

但鑒于前所未有的能量水平，它也可能是有史以來第一個探測到的宇宙中微子，這意味著它是由宇宙射線與來自背景輻射的光子相互作用而誕生的。Big Bang本身。

中微子是沒有電荷的基本粒子，質(zhì)量非常小，長期以來一直被認為是零。每秒有數(shù)十億個物質(zhì)流過我們的身體，但它們很少與物質(zhì)相互作用，以至于我們從未注意到。

另一方面，這使得中微子很難被探測到。這樣做需要收集大量介質(zhì)，例如水或冰，并用成千上萬的“眼睛”觀察它，尋找由中微子引發(fā)的一連串相互作用產(chǎn)生的明顯閃光。

這個破紀錄的中微子是由位于地中海表面以下 3,450 米（11,320 英尺）的兩個立方公里中微子望遠鏡 （KM3NeT） 陣列之一探測到的。在那里，378 個模塊，每個模塊包含 31 個光敏探測器，監(jiān)視周圍的水面，尋找難以捉摸的中微子閃光。

在 2023 年的事件中，檢測到超過 28,000 個光子，這些光子是中微子通過產(chǎn)生的粒子，在整個探測器體積上劃過。粒子噴霧幾乎是水平穿過的，這意味著造成它們的中微子在撞擊 KM3NeT 視野內(nèi)的原子之前，一定穿過了地殼中相當多的巖石和水。

光本身來自另一種稱為 μ 子的基本粒子，它是在級聯(lián)相互作用過程中產(chǎn)生的。據(jù)估計，這個 μ 子的能量約為 120 PeV，對于這些粒子來說，這是驚人的高。但這與它的祖先粒子相比不算什么。

那么，是什么能以如此前所未有的能量水平發(fā)射中微子呢？由于這些粒子與物質(zhì)的相互作用不多，它們可以不受干擾地長距離傳播，因此很難確定它們的確切來源。

該團隊調(diào)查了中微子來自天空區(qū)域的四個假設(shè)。源頭要么是我們銀河系中的某個東西;在它之外但仍在本地宇宙內(nèi)的東西;像伽馬射線暴這樣的瞬態(tài)事件;或者來自遙遠星系的東西。

該團隊發(fā)現(xiàn)，沒有哪個方向真正適合前三個選項。這就只剩下了星系外的來源，其中，活躍的超大質(zhì)量黑洞應(yīng)該占主導(dǎo)地位?？紤]到這個中微子的能量是多么的驚人，它必須是一個非?；钴S的來源，比如布拉扎.

接下來，研究人員在多個波長中搜索了該天空區(qū)域，以確定可能造成這種情況的 blazar。確定了 12 人的陣容，但案件遠未結(jié)案。

作者寫道：“鑒于天空中有大量的 blazars，到目前為止，這些關(guān)聯(lián)都不能被認為是令人信服的，需要進一步的調(diào)查在研究中關(guān)于活動。

另一種可能性是所謂的宇宙中微子產(chǎn)生。這意味著高能粒子是宇宙射線與宇宙微波背景– 大爆炸遺留下來的輻射 – 或星系之間的背景光。

如果是這樣，這將標志著第一次已知地以這種方式產(chǎn)生中微子。需要進一步研究才能以某種方式解開這個謎團。

該研究發(fā)表在雜志上自然界.

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