科学家发现“幽灵粒子”高能中微子从我们银河系中喷涌而出
作者:焦点 来源:知识 浏览: 【大 中 小】 发布时间:2024-12-12 17:50:38 评论数:
（神秘的幽灵粒子地球uux.cn）据美国太空网（查尔斯·蔡）：一项新的研究报告称，天文学家已经探测到来自我们银河系内部的科学高能中微子，这有可能打开一个令人兴奋的现高新研究窗口。
中微子极难被发现，河系因为它们很少与原子碰撞。中喷一光年的幽灵粒子铅只能阻止大约一半的中微子穿过它(这解释了为什么中微子被称为“幽灵粒子”)。
中微子是科学由放射性衰变产生的，例如在核反应堆中，现高或者当异常高能的河系粒子撞击原子时。最活跃类型的中喷特点是能量比驱动恒星的聚变反应产生的能量高几百万到几十亿倍。
冰立方中微子天文台位于星空下，幽灵粒子背景是科学低极光下的银河。(图片鸣谢:Yuya Makino，现高IceCube/NSF)
已知高能中微子来自银河系以外的河系星系。但是中喷研究人员长期以来一直怀疑我们的银河系也是一个来源。例如，当宇宙射线——以接近光速运动的原子核——撞击尘埃和气体时，它们会产生伽马射线和高能中微子。先前的研究已经探测到来自银河系平面的伽马射线，所以科学家们也期待来自那里的高能中微子。
有迹象表明会有这种排放，但至今仍难以证实。这项新研究从另一个角度进行了观察，使用了阿蒙森-斯科特南极站的冰立方中微子天文台。IceCube嵌入在一千兆吨(10亿吨)的冰中，这使它成为有史以来第一个千兆吨中微子探测器。
冰立方包含0.24立方英里(1立方千米)的南极冰，拥有5000多个光传感器。这些设备观察中微子撞击原子时产生的独特闪光。
研究小组将重点放在银河系的平面上，这是位于银河系赤道沿线的银河系致密区域。他们研究了10年的冰立方数据，分析了60，000个中微子——比之前银道面的中微子扫描结果多30倍。
这比听起来更困难，因为宇宙射线与地球大气层中的分子碰撞产生的中微子背景阻碍了从更远的地方挑出中微子的努力。
为了克服这一挑战，研究人员使用人工智能技术来分析IceCube数据。这有助于清除大气中的中微子，中微子的产生往往会产生天文台也能探测到的其他粒子。
这项工作确定了可能来自银河系银道面的高能中微子。
“对高能中微子的观察打开了一个全新的窗口来研究我们的宿主星系的属性，”研究的合著者，德国多特蒙德大学的天体粒子物理学家Mirco Hüennefeld告诉Space.com。
“我认为看到年轻的中微子天文学领域以如此快的速度发展是令人兴奋的，”海因费尔德补充道。“设想像冰立方这样的中微子望远镜花了几十年时间，就在最近几年，我们看到了令人兴奋的观测结果的积累，包括河外来源的第一个证据。现在，有了这些结果，我们在中微子天文学方面实现了一个新的里程碑。”
尽管这些发现表明新发现的中微子来自我们的星系，但IceCube目前还不够敏感，不足以确定它们的来源。海因费尔德说，它们可能以分散的方式出现，或者其中相当一部分可能来自天空中的特定点。
“这些发现耐人寻味的是，与光子相反，银河中微子的发射被河外中微子流掩盖了，”Hüennefeld说。
在未来几年，IceCube将获得探测器升级，“这将进一步提高其灵敏度，使我们能够在不久的将来获得中微子中银河系的更清晰的图像，”Hüennefeld说。“回答这些问题将对我们理解宇宙射线及其起源产生影响，并在总体上对我们的主星系的推断属性产生影响。”
科学家们周四(6月29日)在《科学》杂志上在线详细介绍了他们的发现。
中微子极难被发现，河系因为它们很少与原子碰撞。中喷一光年的幽灵粒子铅只能阻止大约一半的中微子穿过它(这解释了为什么中微子被称为“幽灵粒子”)。
中微子是科学由放射性衰变产生的，例如在核反应堆中，现高或者当异常高能的河系粒子撞击原子时。最活跃类型的中喷特点是能量比驱动恒星的聚变反应产生的能量高几百万到几十亿倍。
冰立方中微子天文台位于星空下，幽灵粒子背景是科学低极光下的银河。(图片鸣谢:Yuya Makino，现高IceCube/NSF)
已知高能中微子来自银河系以外的河系星系。但是中喷研究人员长期以来一直怀疑我们的银河系也是一个来源。例如，当宇宙射线——以接近光速运动的原子核——撞击尘埃和气体时，它们会产生伽马射线和高能中微子。先前的研究已经探测到来自银河系平面的伽马射线，所以科学家们也期待来自那里的高能中微子。
有迹象表明会有这种排放，但至今仍难以证实。这项新研究从另一个角度进行了观察，使用了阿蒙森-斯科特南极站的冰立方中微子天文台。IceCube嵌入在一千兆吨(10亿吨)的冰中，这使它成为有史以来第一个千兆吨中微子探测器。
冰立方包含0.24立方英里(1立方千米)的南极冰，拥有5000多个光传感器。这些设备观察中微子撞击原子时产生的独特闪光。
研究小组将重点放在银河系的平面上，这是位于银河系赤道沿线的银河系致密区域。他们研究了10年的冰立方数据，分析了60，000个中微子——比之前银道面的中微子扫描结果多30倍。
这比听起来更困难，因为宇宙射线与地球大气层中的分子碰撞产生的中微子背景阻碍了从更远的地方挑出中微子的努力。
为了克服这一挑战，研究人员使用人工智能技术来分析IceCube数据。这有助于清除大气中的中微子，中微子的产生往往会产生天文台也能探测到的其他粒子。
这项工作确定了可能来自银河系银道面的高能中微子。
“对高能中微子的观察打开了一个全新的窗口来研究我们的宿主星系的属性，”研究的合著者，德国多特蒙德大学的天体粒子物理学家Mirco Hüennefeld告诉Space.com。
“我认为看到年轻的中微子天文学领域以如此快的速度发展是令人兴奋的，”海因费尔德补充道。“设想像冰立方这样的中微子望远镜花了几十年时间，就在最近几年，我们看到了令人兴奋的观测结果的积累，包括河外来源的第一个证据。现在，有了这些结果，我们在中微子天文学方面实现了一个新的里程碑。”
尽管这些发现表明新发现的中微子来自我们的星系，但IceCube目前还不够敏感，不足以确定它们的来源。海因费尔德说，它们可能以分散的方式出现，或者其中相当一部分可能来自天空中的特定点。
“这些发现耐人寻味的是，与光子相反，银河中微子的发射被河外中微子流掩盖了，”Hüennefeld说。
在未来几年，IceCube将获得探测器升级，“这将进一步提高其灵敏度，使我们能够在不久的将来获得中微子中银河系的更清晰的图像，”Hüennefeld说。“回答这些问题将对我们理解宇宙射线及其起源产生影响，并在总体上对我们的主星系的推断属性产生影响。”
科学家们周四(6月29日)在《科学》杂志上在线详细介绍了他们的发现。