在南極的IceCube中微子觀測站，研究人員探測到了第4個(gè)超高能中微子，這也是目前發(fā)現(xiàn)的能量最高的中微子。IceCube觀測站位于南極的冰層之下，在1立方公里的范圍內(nèi)布置了數(shù)千個(gè)探測器，用于捕捉中微子擊中原子時(shí)產(chǎn)生的閃光。

　　在一項(xiàng)對μ中微子天體物理的探索中，德國亞琛工業(yè)大學(xué)的研究人員獲得了這一發(fā)現(xiàn)。他們的主要研究目標(biāo)是確定此前IceCube對其他宇宙中微子的測量是否準(zhǔn)確。新的超高能量中微子是一個(gè)意料之外的收獲。

　　科學(xué)家曾經(jīng)希望超高能量中微子能引出超高能量宇宙射線——如星系中央的超大質(zhì)量黑洞或極超新星爆發(fā)，但據(jù)勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的斯潘塞·克萊恩(Spencer Klein)介紹，近期的中微子新發(fā)現(xiàn)只會(huì)使宇宙射線的起源之謎變得更加撲朔迷離。

　　借助5160個(gè)光學(xué)探測器觀察到的μ子軌跡，研究者發(fā)現(xiàn)了這個(gè)新的中微子。這些探測器所用的電子設(shè)備由勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家和工程師參與設(shè)計(jì)并建造。μ子與電子具有相似的性質(zhì)，在μ中微子與原子核相互作用時(shí)會(huì)釋放μ子。新發(fā)現(xiàn)的μ子具有極高的能量，約為2600TeV，它只能由一個(gè)超高能量的中微子產(chǎn)生。該μ子的軌跡長達(dá)數(shù)公里，IceCube的探測器無法捕捉到全部軌跡。這意味著，釋放μ子的中微子所具有的能量很可能比探測器觀測到的高好幾倍。

　　與μ子將科學(xué)家引向中微子類似，中微子也能指向宇宙射線的起源問題。據(jù)推測，宇宙射線是來源于銀河系外超高能量源的帶電粒子。由于帶有電荷，這些粒子到達(dá)地球的軌跡常常是混亂、扭曲的，圍繞在太空中的磁場周圍。

　　科學(xué)家認(rèn)為，超高能中微子與宇宙射線具有相同的來源，而與后者不同的是，中微子是中性的，它們因此也能以直線傳播。因此，如果捕獲到一個(gè)中微子，只要順著它來的方向，就可以追溯到宇宙射線的來源。

　　然而，近幾年中，太空中指向中微子可能源頭的探測器并沒有給出明顯的候選來源。事實(shí)上，當(dāng)探測器指向新發(fā)現(xiàn)中微子到來的方向時(shí)，并沒有發(fā)現(xiàn)任何高能的現(xiàn)象。因此，有些理論物理學(xué)家提出，這些超高能中微子實(shí)際可能是宇宙誕生時(shí)的遺留，并不會(huì)像物理學(xué)家之前認(rèn)為的那樣具有對稱性。

　　與此同時(shí)，近期對IceCube觀測站以往數(shù)據(jù)的分析顯示，傳統(tǒng)認(rèn)為的宇宙射線來源，如超大質(zhì)量黑洞的可能性依然很高。當(dāng)然，超高能量中微子和宇宙射線的來源問題還遠(yuǎn)沒有解決，新發(fā)現(xiàn)的中微子也并沒有為這一問題提供線索。“IceCube觀測站的許多人，包括我在內(nèi)，都花了相當(dāng)多的時(shí)間，試圖搞清楚這意味著什么，”克萊恩說，“但現(xiàn)在我們還什么都不知道。”