南极洲发现太空中微子

新科学家报道，最新研究称超大质量黑洞和恒星爆炸或可能提供检测太空中微子的线索。南极冰立方天文台已经观测到一定数量的神秘高能量中微子，这些粒子几乎肯定是来自外太空，这为中微子天文学研究开启了一扇窗户。“我们见证了这一领域的开始。”美国伊利诺州巴达维亚费米实验室的理论天体物理学家丹·霍普( Dan Hooper)这样说道。

到目前为止，唯一确定检测到的太空中微子来自太阳以及1987年大麦哲伦云发生的超新星爆炸。上个月，冰立方合作小组发表了检测两颗超能量中微子的新闻，每一颗中微子的能量大约为1万亿电子伏。这些1年前意外发现的中微子被命名为伯特和厄尼，以鼓励科学家进一步细节研究这些数据。

科学家上周在美国威斯康星大学召开的冰立方粒子天体物理研讨会上展示了这项最新分析。主要监测南极一立方千米冰的冰立方在2010年5月至2012年5月期间，发现了26个能量大约为50万亿电子伏的中微子。这项监测结果纯属意外的概率约为0.004%。“这并非统计波动，” 美国威斯康星大学麦迪逊分校的物理学教授弗朗西斯·赫尔任(Francis Halzen)这样说道。

大约近半数观测到的事件属于所谓的大气中微子，它主要是由宇宙射线进入地球上层大气所产生的，但剩下的中微子则可能是来自太阳系外，冰立方小组成员、美国新泽西州纽瓦克市特拉华大学托马斯·盖瑟（Thomas Gaisser ）这样表示。

这其中非常关键的指示是不同类型中微子的分布。中微子以三种形式出现：μ介子、τ介子和电子。当它们穿越太空时，它们会从一种形式改变，或者称振荡，到另一种形式。大气过程产生的μ介子数量是电子的两倍多。然而冰立方监测到的事件发现不同类型的中微子数量是相同的。“这是在相当长距离振荡很久后的典型中微子束。”

由于不带电，中微子从源直接发送至地球而不会受到干扰。这使得它们成为调查超新星、名为X射线双星的神秘天体以及活跃的星系核——也就是由超大质量黑洞驱动的星系的完好对象，这三种天体都会产生中微子。“如果你能够观测到这些天体内部的情况，或可能解开其中正在进行的活动的秘密。” 美国夏威夷大学马诺分校的约翰·勒内德(John Learned)这样说道。

中微子天文学还将确定宇宙射线的源，据称它们的产生和中微子的产生是同一过程。由于宇宙射线带电，因此介入的磁场会导致其路线弯曲。这使得宇宙射线到达地球时，科学家几乎无法计算出它们的源。“冰立方能够首次监测到天空中的中微子，这将彻底改变我们对宇宙射线物理学的研究。” 霍普这样说道。

科学家认为中微子一般产生于类似银河系中央的区域，在那里暗物质粒子会大量聚集并彼此撞击。目前冰立方已经能够检测到高能量的天体物理学中微子，下一步的工作是研究出这些中微子的方向。来自星系中央带有特定能量的中微子将间接的检测暗物质的存在。

虽然最新一次的冰立方检测到的中微子数量太少，以至于无法提供有关它的方向的信息，赫尔任表示他的研究小组正在积极处理2012年5月以后搜集到的未被分析的数据。“我们还有很多数据要处理，很多研究正在进行中，不是今年就是明年就会有结果。” 赫尔任这样说道。“你无法想象这种科研合作带来的兴奋感。”（凤凰科技 编译/严炎刘星）