水下观测站可能探测到有史以来能量最大的中微子

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发表时间:2024-06-25 10:42来源:CnBeta

尽管中微子是电中性的,而且是基本粒子中静止质量最小的粒子(不包括无质量光子),但它却是宇宙中最丰富的粒子之一。探测中微子与传统物质的相互作用极其困难,识别超高能量的中微子无异于中彩票。

一个名为"深渊宇宙天体粒子研究"(ARCA)的水下观测站记录到了前所未有的亚原子相互作用,这可能是超高能中微子从天而降造成的。中微子物理学家若昂-科埃略(João Coelho)在意大利米兰举行的"中微子2024"会议上宣布了这一潜在发现,并表示他将在未来的论文中详细介绍这一发现。

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ARCA 由几个有机玻璃球组成,每个球约半米宽,与固定在意大利西西里岛东南地中海海底的绳索相连。该观测站仍在海平面下 3500 米处"组装",是KM3NeT大型望远镜和探测器阵列的一部分,被设计为下一代中微子望远镜。

ARCA 的球体设计用于探测能够到达海底的光辐射,包括高能宇宙射线和中微子等无质量粒子。中微子无法被直接观测到,但当中微子撞击到水、空气或岩石的原子时,可以推断出它们的存在。当发生这种相互作用时,ARCA 的仪器就能探测到由此产生的亚原子粒子级联。

超能量中微子的存在已有数年之久,据信是宇宙中一些最剧烈事件的结果,如超大质量黑洞或超新星残骸的生长。这些中微子可以携带半千万亿电子伏特(PeV)或更高的能量,而科埃略宣布的潜在高能中微子可能具有数十千万亿电子伏特的能量水平。

威斯康星大学麦迪逊分校物理学家弗朗西斯-哈尔岑(Francis Halzen)说,如果这一发现得到证实,对粒子物理研究人员来说将是一个"梦幻般的事件"。科埃略将ARCA的探测描述为一种"非常遥远"的现象,与中微子的任何记录都相去甚远。

中微子是宇宙中已知存在的一些最难以捉摸的粒子,也是标准模型中研究最少的粒子。欧洲核子研究中心一直在利用大型强子对撞机进行与中微子有关的实验,而世界各地的研究人员正在建造或提出了更多旨在探测最高能量中微子的观测站。

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