科学家捕获100亿光年外的中微子,隐藏着什么奥秘?

  这是人类首次确认的银河系外超高能中微子事件,意义非凡。从1930年泡利提出中微子假设到今天,已经有4次诺贝尔物理学奖颁发给了在中微子研究中取得突破的科学家。或许,宇宙的终极奥秘就隐藏在中微子里。

  2013年11月21日由美国国家科学基金会提供的照片显示的是位于南极站的冰立方天文台,这是世界上最大的中微子探测器。

  在最新一期《自然物理学》杂志上,德国科学家领导的国际科研团队报告称,位于南极冰层下的中微子探测器冰立方于2012年发现了超高能中微子;如今,他们首次为其找到了一个位于银河系外的源头约100亿年前,在一个星系中央,有一个超大质量的黑洞,它爆发出的强烈光芒直到2012年才到达地球。天文学家利用空间和地面不同的观测手段,分别记录到显著的高能中微子。这极有可能是人类第一次探测到来自遥远银河系外的高能中微子。

  这是一个极其重要的研究成果,但媒体的关注度并不高。今天,我们来做一次深度解析。

  中微子:极难捕获的小精灵

  在宇宙大爆炸时期,中微子是产生得最多的粒子之一,现今仍大量产生于恒星内部的核反应,以及宇宙射线撞击地球大气层的过程。虽然中微子的数量远远超过宇宙中所有的原子,但是它们的质量非常小,不带电,而且很少与其他物质发生相互作用,穿透能力极强,这让检测中微子成为一项巨大的挑战。

  同样也是由于这种性质,在光受到阻碍不容易逃脱的地方,中微子却可以快速离开。在很多研究中,仅靠光子传递的信息,可能不足以让我们了解到天体的变化过程及其环境,中微子或许可以弥补这一不足。

  中微子很少与其他物质相互作用,只有在极少情况下,中微子才会撞到原子,产生能发出一种蓝色闪光的带电粒子,如电子或子,这种称为切伦科夫辐射的蓝色闪光能被冰立方探测到。

  2013年11月21日由美国国家科学基金会提供的照片显示的是钢缆串联的光学传感器深入冰层。多国研究人员在美国《科学》杂志上说,他们利用埋在南极冰下的粒子探测器,首次捕捉到源自太阳系外的高能中微子。

  冰立方这个巨大的望远镜建在南极深达2.44公里的冰原下,1立方千米的空间里埋有5160个光学传感器,整个项目耗资2.79亿美元。2012年12月4日,冰立方发现了有史以来能量最高的中微子,其能量高达2000万亿电子伏特,这比大型强子对撞机产生的高能质子还要高300倍,或相当于将1万亿倍牙医用的X射线的能量浓缩在一个质量只有电子百万分之一的粒子上!如此高能量的中微子理应来自极高能量的宇宙线粒子的碰撞过程。美国科学家还十分幽默地用儿童电视节目《芝麻街》中的大鸟命名这个特殊事件。这只大鸟产生的中微子能量在历史上排名第二,在过去几年中,科学家一直在搜寻是什么劲爆的天体活动产生了它们。

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