終于，科學(xué)家們找到了來(lái)自銀河系外的高能宇宙中微子的誕生之所。

這些神秘的中微子，被媒體稱(chēng)之為“幽靈粒子”，經(jīng)歷了40億光年的旅程才到達地球。去年9月，科學(xué)家確定它們來(lái)自一種精力極其充沛的天體——耀變體blazar。

這是一個(gè)驚人的發(fā)現，不僅證實(shí)了存在作為高能中微子來(lái)源的耀變體高能?chē)姲l(fā)現象，而且還開(kāi)創(chuàng )了一個(gè)嶄新的研究領(lǐng)域：多信使中微子天體物理學(xué)——使用不同類(lèi)型的探測器匯集數據來(lái)研究同一現象。

同樣的技術(shù)之前也被用于描繪中子星碰撞這一令人難以置信的研究項目中。

自2012年位于南極冰層下的中微子探測器“冰立方(IceCube)”首次檢測到超高能中微子以來(lái)，它始終一個(gè)棘手的難題。

亞原子粒子都很古怪，但中微子則是另類(lèi)中的另類(lèi)。

它們的質(zhì)量幾乎為零，以接近光速行進(jìn)，并且不與正常物質(zhì)相互作用；對于中微子來(lái)說(shuō)，宇宙中的一切就像是一層幻象，可以被輕易穿透。

此時(shí)此刻，數十億的中微子穿過(guò)了你的身體，卻對你毫無(wú)影響。這就是為什么叫它們“幽靈粒子”。

然而，這并不意味著(zhù)它們完全無(wú)法與正常物質(zhì)相互作用。幸虧如此，IceCube才能檢測到它們。中微子可以與冰相互作用并產(chǎn)生閃光。

IceCube探測器埋藏在冰層之下，在黑暗中可以探測到這些光子。

到目前為止，IceCube已經(jīng)發(fā)現了好幾個(gè)卓爾不群的中微子。它們比正常的中微子更有活力。

1987年，科學(xué)家從銀河系銀暈(sn1987a)超新星中發(fā)現的中微子的能量達到36兆電子伏特。 2012年，IceCube發(fā)現的超高能中微子的能量是這一數值的1億倍。

去年9月發(fā)現的中微子的能量略低于3000萬(wàn)億電子伏特，但仍然遠遠超過(guò)周?chē)鷦e的粒子。并且，因為我們沒(méi)有在其余的位置找到高能中微子的痕跡，這意味著(zhù)它們是以直線(xiàn)行進(jìn)到地球的。

所以，全世界數百名科學(xué)家組成的團隊往上追溯就找到了這種亞原子粒子的起點(diǎn)。

他們追溯到40億光年遠的地方，一處被稱(chēng)為T(mén)XS 0506 + 056的天體，就在獵戶(hù)座的肩膀上——這一發(fā)現意味著(zhù)與之相關(guān)的主要由質(zhì)子和原子核構成的高能宇宙射線(xiàn)，也來(lái)自此處。

耀變體是一種類(lèi)星體，是星系中央的巨大黑洞吸積大量物質(zhì)而產(chǎn)生的劇烈天文現象。黑洞將吸收物質(zhì)的引力能，或者自身的角動(dòng)量，并轉化成恐怖的相對論噴流。如果噴流指向地球，那對我們來(lái)說(shuō)，天空中就出現了一個(gè)耀變體。

巧地是，TXS 0506 + 056所在平面與銀河平面相對傾斜，所以從黑洞的極區射出的一條噴流正好指向地球的方向。

已知宇宙深處有數千種高能量天體，但它們成為高能中微子來(lái)源的可能性相對較低。

當2017年進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測時(shí)，科學(xué)家們要時(shí)刻保持高度警惕。需要與NASA的軌道費米伽馬太空望遠鏡和加那利群島的大氣伽馬成像切倫科夫望遠鏡(MAGIC)建立良好的聯(lián)動(dòng)——要求他們同時(shí)觀(guān)測對應天體的活動(dòng)。

他們確實(shí)檢測到了源自TXS 0506 + 056的高能伽馬射線(xiàn)活動(dòng)。

所有大量的工作合在一起，表明耀變體是超高能量中微子和宇宙射線(xiàn)的第一種已知的加速器。

具體內容，詳見(jiàn)13日出版的Science。該刊物將其選做封面文章。

本文譯自 sciencealert，由譯者 majer 基于創(chuàng )作共用協(xié)議(BY-NC)發(fā)布。

據中科院介紹，最早規劃IceCube的Francis Halzen是一名理論物理學(xué)家，缺少必要的實(shí)驗常識。沒(méi)有考慮到冰層中存在大量的氣泡會(huì )造成光子的散射，因而無(wú)法確定中微子的方向。幸運的是，建好之后，實(shí)驗物理學(xué)家發(fā)現，南極冰層下的冰極度致密，完全沒(méi)有氣泡……現在，Halzen已被看作是未來(lái)諾貝爾物理學(xué)獎得主的有力競爭者。