科學新知/幽靈粒子 銀河系之外首探測到高能中微子信號

世界最大的中微子觀測台——南極冰立方望遠鏡。

中微子是幽靈般的粒子,可以幾乎不受任何阻礙地任意穿過地球,沒有人注意到它們的存在。然而就在最近,科學家們宣布他們可能首次檢測到了源自銀河系之外的高能中微子信號。

根據新浪科技報導,物理學家們表示,隨著對這些神秘星系間粒子性質更深入研究的進行,這項發現將可能開創『天體物理學的嶄新時代』。中微子是組成宇宙的基本粒子之一,也是與其他物質相互作用最為微弱,也是人類對其瞭解最少的粒子之一,因此要想對它們進行探測就顯得困難重重。

我們現在已經瞭解到,中微子沒有質量,也不帶電荷。它們唯一可能與其他粒子之間發生相互作用的時機就是當它們與其他粒子發生迎面相撞的時候。而現在,科學家們相信他們距離理解這些粒子又更近了一步。

一個國際研究小組利用設置在南極的『冰立方』望遠鏡首次探測到來自銀河系以外的高能中微子信號。該小組由德國符茲堡大學的馬蒂亞斯•卡德勒博士領銜,近日他們宣稱,他們相信該研究組在2012年檢測到的一個信號源自星系PKS B1424–418。

研究組表示:『PKS B1424–418星系內發生的爆發能夠產生我們所觀察到的PeV(千兆電子伏特,1000萬億電子伏特)能級的超高能中微子信號,兩者顯示直接物理關聯。』

在接受記者採訪時,卡德勒指出:『這一中微子信號與該耀變體發出的光信號幾乎一同抵達,暗示這些高能中微子的運行速度不會低於(或超過)光速。愛因斯坦的理論看起來是正確的。』耀變體是類星體的一類,具有極高能量和劇烈的變化特徵。

天體物理學家們數十年來一直在關注耀變星系PKS B1424-418,並且注意到在2011年至2014年這段時間裡這個星系的形狀發生了變化。透過這項研究,科學家們希望能夠進一步弄清產生這些高能中微子的機制。自從沃爾夫岡•泡利在1931年最早預言中微子的存在至今,科學界一直在努力對這種神秘粒子進行著各種研究。

很多科學家相信,就像暗物質和暗能量一樣,這些神秘粒子可能蘊藏著我們理解宇宙本質的關鍵資訊,如果不弄清它們的性質,我們就難以窺探宇宙的全貌。

目前科學家們設計的大部分中微子探測器都是位於地下的巨大水池,其中灌滿純水並在水池四周壁上安裝大量高度靈敏的光電倍增器和感受器用於捕捉中微子與液體中粒子偶然碰撞時產生的微弱閃光信號。

與此不太一樣的是,冰立方望遠鏡利用位於南極洲冰層下方大約2.5公里深處的公里級的巨大冰塊並在其中安裝探測器,用於捕捉中微子與冰中的粒子偶然碰撞所產生的閃光信號。

這樣的碰撞閃光信號是非常少的,但一旦發生,探測器就能嘗試大致判斷其入射的方向。美國費米國家加速器實驗室理論天體物理研究組助理科學家丹•霍普表示:『我本人對於冰立方望遠鏡此次探測到的中微子信號來源最終將能夠透過結合來自伽馬射線望遠鏡的資料得到確認充滿熱情。』

大部分中微子是太陽或是宇宙射線轟擊地球大氣層時產生的。但2012年那次探測到的那個中微子信號的能量強度明顯高過其他信號。

一個國際研究小組利用設置在南極的『冰立方』望遠鏡(IceCube)首次探測到來自銀河系以外的高能中微子信號。該小組由德國符茲堡大學的馬蒂亞斯•卡德勒博士領銜。

幽靈粒子:銀河系之外首次探測到高能中微子信號