官方消息：撞向地球的“幽靈粒子”打破記錄

判決已經(jīng)出爐。宇宙的探測中微子以前所未有的能量水平撞擊地球不是故障或錯誤，而是對真實粒子的真實探測。

2023 年 2 月，一個檢測器調(diào)用KM3NeT位于地中海深處的中微子接收到的信號似乎表明中微子的能量達到 220 拍電子伏特 （PeV） 的破紀錄。作為參考，之前的記錄只是一個10 PeV.

現(xiàn)在，對活動期間和周圍的所有數(shù)據(jù)進行詳盡分析，指定KM3-230213A，不僅支持了該信號是由 220 PeV 中微子引起的結(jié)論，而且增加了關(guān)于它到底來自宇宙何處的謎團。

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“檢測到 KM3-230213A 的光模式與穿過探測器的相對論粒子（很可能是 μ 子）的預(yù)期明顯匹配，排除了故障的可能性，”KM3NeT 合作組織告訴 ScienceAlert。

“由于這種μ子的重建能量和方向，到目前為止最有可能的情況是μ子起源于探測器附近的天體物理中微子的相互作用，這使其成為最自然的解釋?！?/p>

中微子在宇宙中非常常見——這是由恒星聚變或超新星爆炸等高能環(huán)境產(chǎn)生的最豐富的粒子之一。但它們沒有電荷，質(zhì)量幾乎為零，幾乎不與遇到的其他粒子相互作用。

數(shù)千億中微子現(xiàn)在正在流過你的身體，就像幽靈一樣流過。這就是為什么它們被親切地稱為幽靈粒子.

這種回避型助詞人格帶來了一些問題：它使中微子幾乎不可能被發(fā)現(xiàn)。然而，中微子時不時地撞擊另一個粒子，這一事件會產(chǎn)生一小群粒子，例如 μ 子和光子——光粒子。這意味著非常微弱的光芒正確的探測器可以拾取.

KM3NeT 就是這樣一個探測器陣列。它淹沒在海面以下 3,450 米（11,320 英尺），這個深度沒有陽光可以穿透。在如此完全黑暗的環(huán)境中，中微子事件像微小的燈塔一樣閃耀。

這就是檢測到 KM3-230213A 的原因 –你可以在這里閱讀– 但由于其他運行時間更長的探測器遠未達到如此高能量的探測能力，因此仍然存在一些不確定性。

“鑒于其他實驗，冰立方和螺旋特別是已經(jīng)運營了十多年，之前已經(jīng)對超高能進行了搜索中微子但到目前為止還沒有檢測到一個，我們調(diào)查了 KM3NeT 觀測到的中微子是第一個觀測到的此類中微子的可能性，“KM3Net 合作解釋道。

“我們發(fā)現(xiàn)，盡管發(fā)生的概率相當?shù)汀蠹s百分之一——但迄今為止唯一看到的事件可能是在 KM3NeT 中，而不是在 IceCube 和 Pierre Auger 中;因此，這三個測量并不一致。

研究人員還研究了 KM3-230213A 如何融入更大的中微子圖景——有多少中微子正在宇宙中流動，能量的分布。添加 220-PeV 中微子可以對中微子行為進行更一致的預(yù)測。

最后，也許也是最有趣的是，該論文檢查了 KM3-230213A 是否表明存在產(chǎn)生超高能的新組件或工藝中微子，與其余部分背后的相對已知的進程相比中微子迄今為止檢測到。

“這是相關(guān)的，因為預(yù)計這種新成分將在超高能下出現(xiàn)，由于'宇宙成因中微子'，它們是中微子由宇宙射線與宇宙微波背景，大約 138 億年前發(fā)出的宇宙第一盞可觀測光，“該合作組織表示。

“或者，一個新的成分可能是由于釋放超高能的新天體物理物體種群造成的中微子."

唉，分析無法確定是否存在新組件。中微子的可能起源仍然包括從銀河系中心的極端環(huán)境中噴射、爆炸恒星發(fā)出的伽馬射線暴或與宇宙微波背景的相互作用。

不過，科學(xué)家們確實認為的一件事是，它非常非常不可能中微子起源于銀河系。因此，無論它來自哪里，KM3-230213A 都誕生在一個極端且非常遙遠的地方。目前正在嘗試完善中微子的軌跡，以期更接近追蹤其起源點。因此，我們遠未聽到 KM3-230213A 的最后一個消息。

“KM3-230213A 打開了超高能中微子天文學(xué)的新窗口，”合作組織表示。

“我們的分析是首次將多臺望遠鏡在寬能量范圍內(nèi)的觀測結(jié)果結(jié)合起來，以表征超高能光譜。這是我們獲得有關(guān)宇宙中最極端物體的知識的最佳機會。

論文已發(fā)表在物理評論 X.

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