2023年2月13日迪士尼彩乐园博彩,位于地中海海底的立方千米中微子千里镜(KM3NeT)探伤到了迄今截止能量最高的中微子。这一超高能中微子事件被纪录为KM3-230213A。2025年2月12日,KM3NeT合营组发达在《当然》杂志上发表了这一发现。
位于深海的探伤器
KM3NeT是一项由21个国度的300多名科学家和工程师共同建筑的大范围深海执行。它由两组深海光学传感器探伤阵列构成:
ARCA:位于意大利西西里岛的海岸隔邻的3450深处,主要用于高能天体物理经营。
ORCA:位于法国沿海海域的2350深处,主要经营中微子飘摇。
KM3NeT在海底的艺术构思图。(图/EdwardBerbee,Nikhef)
这两个探伤阵列齐由垂直的检测线构成,这些检测线固定在海底,并按网格成列。目下,在狡计装配的345条检测线中,已有约50条插足使用,每条检测线均配备18个球形光学传感器模块。
当一起建成后,KM3NeT将由6000多个这么的传感器吊挂在深海中,探伤范围笼罩约一立方千米的海域。
图片涌现经营东谈主员正在执行室中校准一个球形光学传感器模块。(图/NBusser/CNRS)
探伤中微子
中微子是一种质料极小、不带电荷的基本粒子。由于它们与物资的相互作用极其微小,因此它们不错裁汰穿透数千千米的海水,以致总共这个词地球,险些不会留住任何萍踪。因此,中微子常被称为“幽魂粒子”。在已知的总共粒子中,也只好中微子能够抵达深海中的KM3NeT探伤器。
KM3NeT所处的深海环境不仅不错屏蔽粗俗光源,还能屈膝电子、质子等高能粒子,使千里镜能够专注于中微子探伤。
由于中微子险些不与物资相互作用,因此大大批中微子齐会毫无萍踪地穿过探伤器。但在极荒原的情况下,中微子会径直撞击水分子,开释出能量。这种能量会激励次级粒子,而这些次级粒子在水中高速意见时,会发出蓝色切连科夫辐射,能够被KM3NeT的探伤器捕捉到。
当高能粒子穿过KM3NeT时,探伤器会纪录下蓝色闪光。科学家不错据此狡计出粒子的意见速率及开首标的。(图/KM3NeT)
通过分析这些蓝色闪光,并精准测定其时候,科学家不错重建中微子的运转能量特别开首标的。
最高能事件
2023年2月13日,位于意大利站点的KM3NeT探伤到一个高能量事件。
其时ARCA探伤器阵列纪录到一个极高能量的µ子,并狡计出这个µ子的能量约高达120拍电子伏特(1PeV=1×10¹⁵eV),这一数值远超此前的探伤纪录。
不仅如斯,该粒子的开首标的也极为罕见。频繁,µ子由天地线撞击地球大气产生,因此大大批µ子是从上至下进入探伤器的。关联词,此次探伤到的µ子却来自西方低角度,险些沿地平线进入。
经营东谈主员以为,这种高能量+低角度的特征标明,该µ子并非由天地线产生,而是由中微子撞击深海中的原子后产生的。换句话说,迪士尼彩乐园官网这一事件的真确主角是中微子。
由于中微子的能量无法径直测量,经营东谈主员凭据模子推算,该中微子的能量约为220PeV。这个能量究竟有多大呢?它比太阳中枢粗俗粒子的能量高100万亿倍,比医用X射线高一万亿倍,比最强辐射性粒子高100亿倍。而即使是地球上最遒劲的粒子加快器,也无法产生能量达到该粒子万分之一的粒子。
简而言之,这是一颗极点高能的天地来客。
天地中的中微子
中微子与物资的相互作用极其微小,那么它们是若何被赋予如斯宏大的能量的?究竟是什么样的天地事件能创造出这么的粒子?
谜底是:咱们仍不知谈。
超新星爆炸——当一颗恒星燃料破钞并发生坍缩时,会开释出极高能量的中微子。
伽马射线暴——由超大质料恒星爆炸或中子星碰撞引发,也可能是高能中微子的开首。
此外,还有一些其他可能性:
看成星系核——在某些星系的中心存在超大质料黑洞,其质料是太阳的数百万到数十亿倍。当黑洞归并物资时,会将粒子加快越过限速率,并在强磁场作用下喷射出高能粒子。
天地线碰撞——爆炸性天体事件和看成星系核还会产生天地线(高能质子和电子)。这些天地线在穿越天地时,可能与光子发生碰撞,从而产生极高能量的中微子。
跟踪泉源
那么,若何才调找到泉源?
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KM3NeT细则,该中微子来自南半球天外的某个特定区域。如若它源自于一场剧烈的天地爆炸或看成星系核,那么经营东谈主员应该能用其他类型的千里镜跟踪它的开首,尤其是射电千里镜,因为超新星古迹和活跃星系核频频会发出射电信号。
目下,经营东谈主员正在愚弄澳大利亚平素千米阵探路者(ASKAP)跟踪KM3NeT探伤到的信号。不外,他们尚未在射电波段找到分解的候选开首。
迈向天地极限的探索
这一发气象征着东谈主类在探索极点天地的未知领域迈出了首要一步。
KM3NeT仍在扩建迪士尼彩乐园博彩,ASKAP仍在握续不雅测,科学家们对天地极点风物的探索才刚刚起初。将来,咱们或者会发现更令东谈主触动的天文奇不雅。