海底望远镜发现的破纪录的深空中微子

高能粒子不断落在地球上，但科学家们现在已经检测到了一个 doozy：一个中微子从深空爆炸而来的能量远远大于我们以前见过的任何东西。

2023 年 2 月 13 日，西西里岛海岸附近的一个海底探测器捕捉到了一个破纪录的中微子事件。该粒子的能量估计高达 220 拍电子伏特 （PeV）——作为参考，之前的记录保持者是微不足道的 10 PeV.

只有少数天文物体能够将粒子加速到如此极端的能量，例如超新星或黑洞.一个可能的罪魁祸首可能是布拉扎– 一个特别活跃的超大块体黑洞它几乎直接向地球发射了一股辐射射流。

但鉴于前所未有的能量水平，它也可能是有史以来第一个探测到的宇宙中微子，这意味着它是由宇宙射线与来自背景辐射的光子相互作用而诞生的。Big Bang本身。

中微子是没有电荷的基本粒子，质量非常小，长期以来一直被认为是零。每秒有数十亿个物质流过我们的身体，但它们很少与物质相互作用，以至于我们从未注意到。

另一方面，这使得中微子很难被探测到。这样做需要收集大量介质，例如水或冰，并用成千上万的“眼睛”观察它，寻找由中微子引发的一连串相互作用产生的明显闪光。

这个破纪录的中微子是由位于地中海表面以下 3,450 米（11,320 英尺）的两个立方公里中微子望远镜 （KM3NeT） 阵列之一探测到的。在那里，378 个模块，每个模块包含 31 个光敏探测器，监视周围的水面，寻找难以捉摸的中微子闪光。

在 2023 年的事件中，检测到超过 28,000 个光子，这些光子是中微子通过产生的粒子，在整个探测器体积上划过。粒子喷雾几乎是水平穿过的，这意味着造成它们的中微子在撞击 KM3NeT 视野内的原子之前，一定穿过了地壳中相当多的岩石和水。

光本身来自另一种称为 μ 子的基本粒子，它是在级联相互作用过程中产生的。据估计，这个 μ 子的能量约为 120 PeV，对于这些粒子来说，这是惊人的高。但这与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发射中微子呢？由于这些粒子与物质的相互作用不多，它们可以不受干扰地长距离传播，因此很难确定它们的确切来源。

该团队调查了中微子来自天空区域的四个假设。源头要么是我们银河系中的某个东西;在它之外但仍在本地宇宙内的东西;像伽马射线暴这样的瞬态事件;或者来自遥远星系的东西。

该团队发现，没有哪个方向真正适合前三个选项。这就只剩下了星系外的来源，其中，活跃的超大质量黑洞应该占主导地位。考虑到这个中微子的能量是多么的惊人，它必须是一个非常活跃的来源，比如布拉扎.

接下来，研究人员在多个波长中搜索了该天空区域，以确定可能造成这种情况的 blazar。确定了 12 人的阵容，但案件远未结案。

作者写道：“鉴于天空中有大量的 blazars，到目前为止，这些关联都不能被认为是令人信服的，需要进一步的调查在研究中关于活动。

另一种可能性是所谓的宇宙中微子产生。这意味着高能粒子是宇宙射线与宇宙微波背景– 大爆炸遗留下来的辐射 – 或星系之间的背景光。

如果是这样，这将标志着第一次已知地以这种方式产生中微子。需要进一步研究才能以某种方式解开这个谜团。

该研究发表在杂志上自然界.

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