第一对来自太阳系以外的神秘粒子
2014-07-20 22:27:17   来源:化石网   评论:0 点击:

冰立方的垂直光学传感器串,它能够检测到某些强烈的中微子撞击能量。 新科学家报道,近日科学家在南极洲发现了一对中微子,它可能是自1987年以来发现的第一对来自太阳系以外的神秘粒子。如果这一发现被证实,那

冰立方的垂直光学传感器串,它能够检测到某些强烈的中微子撞击能量。

    新科学家报道,近日科学家在南极洲发现了一对中微子,它可能是自1987年以来发现的第一对来自太阳系以外的神秘粒子。如果这一发现被证实,那么它可能引发一种研究宇宙的新方法,这或可能帮助解开一系列宇宙之谜。

    中微子不带电且质量微乎其微,这意味着它能够不受到物质和电磁场的影响,畅通无阻的穿越宇宙空间。检测到天体物理学的中微子将会提供研究长距离宇宙天体的空前的新方法,这类似于红外光使得我们能够窥视不透明的宇宙尘埃云以观察恒星的形成。

    例如,中微子探测将是确定高能量宇宙射线源的方法。据称,这些射线源来自某些宇宙最强大的粒子加速器,例如超密集的超新星。但是带电宇宙射线在穿越太空时会受到磁场的影响而导致路线偏移,这使得追踪它们的轨迹非常困难。产生同样射线的过程也会产生中微子,而它们能够直接追踪到最初的源。

    低能量的中微子似乎来自太阳,也是宇宙射线与地球大气层碰撞的产物。1987年,三个地下探测器发现了中微子来自于临近的大麦哲伦云内的超新星。自那时起,所有试图检测来自太阳系以外的中微子的尝试都以失败告终。

    去年6月位于南极的“冰立方”(IceCube)中微子望远镜报告发现了两个中微子候选者,当时研究小组在结合数据时意外的发现了它们。这两个取名为伯特和欧妮的中微子携带有1PeV的能量。

    冰立方正在检测着南极亿立方千米的冰块。它是由5160个数字光学模块像垂直的珍珠串一样嵌入在地下1.45千米至2.45千米深处。这些模块正在密切关注和寻找当中微子撞击冰块时发出的光。

    根据冰立方有关研究小组的分析,伯特和欧妮来自大气层的概率大于1/370,换句话说,因此推断它们来自遥远的银河系之外也不是不可能的。当然也有可能这些高能中微子来自我们自身大气层,但这也令人兴奋不已:直到现在冰立方只发现了一个大气中微子,能量只有几百TeV。

    从理论上来说,当宇宙射线撞击了地球上层大气,它们会产生一种名为高能介子的粒子,它能够随后衰变成像伯特和欧妮这样的中微子。而在现实中,尚未发现了这样的中微子存在。

    “但你必须承认它们存在的可能性,”冰立方首席调查员、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。观察到介子衰变产生的中微子也并非意料之外的事,它将帮助我们更好的理解这个过程,使得我们能够区分所有可能的大气信号以及从遥远系外源产生的中微子。

    从现在起,所有的合作都必须异常小心。“伯特和欧妮的发现不代表发现了什么,(发现两个中微子)实在太少了,有趣的是,它们的微小能量使得它们成为宇宙中微子的绝好候选者。” 赫尔任这样说道。

    冰立方研究小组已经开始仔细查看现有的数据,寻找可能的更多高能量中微子的迹象。假设研究小组发现了足够多的中微子,研究小组能够利用这些粒子排除它们的产生是来自介子的可能性。

    想要实现这一点,可以通过研究来自整个天空的中微子的能量分布。如果它们是由大气层中的介子产生的,那么这些粒子的能量大约在100TeV左右,能量达到1PeV的中微子的数量应该大幅减少。伯特和欧妮属于异常值。

    如果中微子不符合这个模式,那么它们来自于遥远外太空的可能性就非常高。“这真是令人兴奋的结果,这真是高能量中微子天文学的开端,这一刻我等待了几十年了,真是感到非常兴奋,”美国夏威夷大学马诺分校的约翰·勒内德(John Learned)这样说道。“我迫不及待想要知道接下来的结果。”

 

来源:凤凰科技 北京时间4月26日(编译/严炎刘星)

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