确认银河系外中微子 天体在最激烈活动
2015-08-23

粒子物理学家观测到来自银河系外的超高能中微子。(IceTube中微子南极观测站 Facebook)

物理学家近日宣布,观测到来自银河系外的超高能中微子,提示宇宙中星体正在发生着最激烈的活动。

据威斯康星大学8月20日发布的消息,此项研究意义重大,不仅找到存在宇宙中微子的强有力新证据,而且预示中微子天文学时代的到来。威斯康星大学说,该研究单独证明,银河系外的太空中,存在宇宙中微子。而且观测到无可争辩的数据,证实超高能中微子直线穿过宇宙,毫无干扰地透过整颗行星、恒星、星系、磁场或星际尘埃,并且明显衰变为诸如光子(photon)那样的普通粒子。

科学家使用南极IceCube微中子观测站(IceCube Neutrino Observatory),筛选出21个超高能中微子,确认它们来自银河系之外,源头可能为黑洞、大质量星体爆炸或星系核。

证明存在银河系外中微子

IceCube微中子观测站的首席研究员、威斯康辛大学麦迪逊分校的弗朗西斯‧哈尔岑(Francis Halzen)教授解释:“IceCube微中子观测站寻找穿过地球到达探测器的产生μ介子的中微子,我们想通过这种方式建立中微子天文学,我们做到了。本次观测几乎就像使用一台独一无二的仪器所做的独立研究一样,证实了宇宙中微子的存在。”

中微子是一种没有电荷,几乎没有质量的亚原子粒子,几乎不与其它任何物质发生反应,因此很难被仪器检测到。只有在中微子与其它粒子发生罕见的相互作用而产生粒子时,才能寻踪查源地确认中微子的存在。目前知道,中微子比电子还小,属于一种叫做轻子的基本粒子,而且中微子分为三种,分别为电中微子、μ中微子和τ中微子。


构成电子和原子核的基本粒子[蓝色文字为夸克(Quarks)、绿色为轻子(Leptons)、红色为规范玻色子(Gauge Bosons)、黄色为希格斯玻色子(Higgs Bosons);在轻子中,Ve、Vμ、Vτ分别为电子中微子、μ中微子及τ中微子](维基百科)

IceCube探测器所发现21个超高能量μ介子(Muons,或称为“渺子”、缪子),并有称为“契伦柯夫光”(Cherenkov light,也可称作契伦柯夫辐射)的轨迹,因此科学家断定这些μ介子来自一种μ中微子,而且说明宇宙正在发生最激烈的活动,所产生的中微子和宇宙射线的能量之大,超出大型强子对撞机(LHC)的检测范围。

另据美国物理学会8月20日报导,IceCube探测器是利用地球作为中微子过滤器,检测到来自银河系外的宇宙中微子。为了排除地球本身产生的中微子的影响,本实验筛选来自北方太空而穿过地球的中微子,证实银河系外的来源。

这次筛选得到的21个中微子都是μ介子中微子,其能量为100-1700兆电子伏特,和南部太空检测到的中微子情况一致,远远大于地球大气中微子的能量。

此前,2010年5月至2012年5月间,IceCube探测器记录到35,000个中微子,其中有20多个显示具有宇宙中微子能量水平;2014年,该探测器共发现37个超高能中微子,但仍不确定是否来自银河系外。IceCube探测器位于南极的阿蒙森-斯科特试验站,冰层下1,450~2450米的深处有其观测阵列,其中含86条模组共5,160个光学感应器,总体积达到1立方公里。

该项研究发表于8月20日美国物理学会的期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)。
    来源: 大纪元 责编: Kitt

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