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迄今最高能中微子开启宇宙观测“新能量窗口”
发布日期:2025-02-13 14:58:00  稿源:网易科技

2023年2月13日,地中海深处3.5公里处的一束闪光信号揭示了一位破纪录的宇宙访客:一个能量是此前检测到的任何中微子30倍的中微子。尽管研究人员无法确定这种难以捉摸的粒子来自何处,但它的发现让人们希望很快能捕获更多中微子,从而为宇宙中一些最剧烈的事件提供线索。

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中微子是许多核反应难以捉摸的副产品,它们以接近光速的速度在太空中穿行,几乎不与正常物质相互作用,也不受磁场影响。与宇宙射线(带电粒子,其路径在宇宙磁场中弯曲)不同,中微子沿着直线轨迹运动。根据它们的到达方向,物理学家希望追踪这些能量最高的中微子,回溯到宇宙中最剧烈的角落,并验证关于它们起源的理论。

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物理学家可以通过观察中微子与大量冰或水中原子核的极罕见碰撞来探测中微子。这些碰撞会产生其它粒子,如电子或其较重的表亲——μ子,它们在冰或水中减速时会发出锥形蓝光。通过由一系列光探测器确定的锥形形状、亮度和方向,物理学家可以估计原始中微子的方向和能量。

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IceCube是一个由美国支持的探测器,监测着南极1.5公里深处1立方公里的冰层,它已经探测到了大量中微子,其中包括一些能量超过1千万亿电子伏特(PeV)的中微子——这是世界上最强大的加速器——大型强子对撞机碰撞能量的数百倍。其中一些中微子被追溯到活动星系核(AGN)——存在着巨大黑洞的遥远星系,以极快的速度吞噬物质并喷出粒子和能量。

KM3NeT是一个欧洲项目,位于法国和西西里岛海岸附近的地中海两个地点,它依赖于水而不是冰。最终,它将有超过200串球形光探测器漂浮在水中,锚定在海床上。2023年初,当西西里岛的阵列仅完成10%时,探测器被一束光淹没,因为一颗粒子从3.5公里深的水下水平穿过阵列。

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