地中海深处捕获巨大能量的宇宙中微子

山后边的君 2025-03-15 01:38:50

科学家利用位于地中海底部的最先进的望远镜成功捕捉到能量为 220 PeV 的中微子,比之前记录的强度高出 30 倍。据物理学家介绍,这种粒子是在我们银河系外的宇宙中最强大的过程中诞生的。有关这一发现的文章发表在《自然》杂志上。

在过去的几十年里,世界上出现了几种全新类型的望远镜。他们没有通过可见光和无线电波进行观察,而是试图捕捉难以捉摸的中微子粒子。这些不带电荷的亚原子粒子通常与地球上的放射性衰变现象有关,但来自遥远太空的粒子与宇宙中发生的最强大的过程有关。

虽然中微子是继光子之后第二常见的粒子,但它们与物质的相互作用极其微弱,使得对它们的探测成为一项非常困难的应用任务。因此,中微子望远镜通常占用巨大的空间,通常位于水下或冰层之下。它们的任务是记录所谓的切伦科夫辐射,这种辐射发生在中微子与物质相互作用过程中形成的次级粒子运动过程中。

近年来最新的中微子望远镜之一是欧洲基础设施 KM3NeT,目前仍处于建设的最后阶段。该望远镜位于地中海,距西西里岛海岸80公里。它由大量辐射接收器 - 光电倍增管组成,悬挂在固定在深度超过 3 公里的海床上的垂直线上。

2023 年 2 月 13 日,望远镜的探测器之一 ARCA 记录到了一些奇怪的现象:一个能量为 120 PeV(120 x 1015 电子伏特)的μ子通过。

在这种情况下,μ子来自几乎水平的方向。科学家认为,这排除了宇宙射线形成的可能性,但表明宇宙中微子成功穿透陆地区域并与其厚度内的物质相互作用。

通过测量μ子的能量,科学家们估算出原始中微子的能量为220PeV,大约是迄今为止捕获到的最快宇宙中微子能量的30倍。

由于这一发现是在望远镜建造完成的阶段做出的,因此仍然很难确定中微子来自天空的具体方向。科学家认为,高能粒子可以在宇宙中最强大的过程中产生,例如超新星爆炸、伽马射线爆发以及星系中心黑洞的物质吸积。这些粒子与残留辐射的光子相互作用,可以产生超高能中微子。此外,科学家还发现了12个可能作为创纪录中微子来源的耀变体(活跃星系核)。

“确定该中微子的方向和能量需要精确的望远镜校准和复杂的轨迹重建算法。此外,这一里程碑式的发现仅使用了最终探测器配置的三分之一,这说明我们的实验在研究中微子和中微子天文学方面具有巨大的潜力,”合作成员 Aart Heijboer 解释道。

0 阅读:0

山后边的君

简介:感谢大家的关注