高能宇宙射线的起源:“冰立方”因中微子而被找到
简介:研究人员在南极科考站“冰立方”中微子天文台发现了有史以来能量最高的中微子观测记录,在这篇最新的中微子研
研究人员在南极科考站“冰立方”中微子天文台发现了有史以来能量最高的中微子观测记录,在这篇最新的中微子研究论文中,科学家分析了从2010年至2012年间中微子传感器的数据,发现了两个中微子事件的存在证据,其能量比以往类似的事件高出10倍左右。一直以来,科学家对中微子的关注度有增无减。中微子是一种微小的电中性粒子,由于中微子不带电荷,因此其不会参与强相互作用和电磁作用,质量也较低,中微子的特征决定了它可以自由地穿过宇宙空间,而不受到引力或电磁力的干扰。
冰立方((IceCube)是美国设在南极洲极点处的中微子天文台。它由分布在1立方公里内的86串光传感器(光电倍增管)构成,每串60个,位于冰层下1450米到2450米。当高能中微子被冰俘获,产生带电粒子,穿过传感器阵列,将产生切伦科夫光,从而被探测到。
(IceCube)
2017年9月22日,冰立方探测到一个能量为290 TeV的中微子。作为对比,目前能量最高的加速器——欧洲核子研究中心的大型强子对撞机,只能把粒子加速到7 TeV。
冰立方的主要科学目标是通过中微子寻找高能宇宙射线的起源。为此,它建立了一个预警网络,对每个超高能中微子,实时重建出其方向,发布给其它望远镜,以便通过射电、光学、伽玛等波段观测对应的天体活动。观测到这个中微子后43秒,自动预警信息发出。4小时后伽玛射线协作网发出通知。
290 TeV的中微子(Science 361,146(2018))
刚开始,几个天文台并没有看到任何反常信号。6天后,费米卫星首先报告,在冰立方给的方向仅相差0.1度的地方,有个一个月前就开始闪耀的耀变体,开始变得特别明亮。很快,十几台射电、光学、伽玛望远望也观察到了显着信号,比如大西洋(600558,股吧)上的MAGIC大气切伦科夫望远镜。
实际上2016年冰立方就报道了活动星系核与高能中微子的关联,相关性为95%,从严格的科学标准来看并不够高,因此存在争议。
在发现这个中微子后,冰立方重新检查了以前的数据,在这个方向上又找到一些中微子,使相关性达到了99.9%,约为3.5倍标准偏差。不过离科学发现的5倍标准偏差标准还差一点。
冰立方计划近期开始升级,将体积增大10倍。即便现在的结果不足以让人信服,未来也肯定能毫无争议地确定答案。
有意思的是,冰立方也可以在其中心一小块区域加大光传感器的密度,更准确地探测大气中微子,从而确定中微子的质量顺序(这个实验称为PINGU),而这是建设中的江门中微子实验的主要科学目标之一。假如PINGU实验得到高优先权的话,将是江门实验最有力的竞争对手。不过项目团队经过旷日持久的讨论,将优先权放在了扩大冰立方阵列上。毕竟,质量顺序有多个实验可以做,而冰立方只有一个。
高能宇宙线起源之谜 耀变体(Blazar)是活动星系核的一种,是由星系中央的巨大黑洞吸积大量物质而产生剧烈天文现象。黑洞将吸积物质的引力能,或者黑洞的转动能量,转化为强大的相对论喷流。如果喷流指向我们的视线,就构成耀变体。 高能宇宙线的起源是百年之谜,我们既不知道它们从哪儿来,也不知道其加速机制。人们猜测它的来源可能包括中子星、伽玛射线暴、极端超新星、活动星系核等。 在耀变体喷流中,带电粒子可以加速到极高能量。由于带电粒子受宇宙中磁场的偏转,当它们到达地球时,我们并不知道它们来自何处。也许它们已在银河系中旋转了几十圈,才飘飘荡荡地抵达地球。被喷流加速的质子或者核,与物质相互作用时能产生高能介子,最终衰变成光子和中微子,而中微子是不受磁场干扰的,能够直指源头。看到290 TeV的中微子,意味着耀变体喷流可以产生至少几万TeV的质子和核,很可能就是宇宙中能量最高的粒子的出生地。 耀变体(Courtesy: A Marscher, PhysicsWorld) 歪打正着的理论家 声明:本文内容仅代表作者个人观点,与本站立场无关。如有内容侵犯您的合法权益,请及时与我们联系,我们将第一时间安排处理
- 霍金21岁开始瘫痪,终日在轮椅上度日,他的三个孩子是怎么来的?
霍金的三个孩子,是养的吗? 这是有人在霍金身上看到他们一家四口合影的时候问的一句话,而提问的人当即就震惊了。 虽然...
神秘星球 2024-07-20 00:11:10 - 古时候晶体揭示,地球板块构造比我们想象的早数亿年爆发
显示地球及其核心各层的插图。 (图片uux.cn/Rost-9D/盖蒂图片社)据美国生活科学网站(Stephanie Pappas):新的研究发现,导致...
神秘星球 2024-07-16 23:58:03 - 宇航员在国际空间站拍摄到地球高层大气中的红色精灵
宇航员在国际空间站拍摄到地球高层大气中的红色精灵 时间:2024-07-12网络作者:小白 几个短暂的发光事件照亮了地球上层大...
神秘星球 2024-07-12 21:47:42 - 火星奥德赛庆祝10万次绕轨道飞行,捕捉到太阳系最大火山的壮丽景色
2024年3月11日,美国国家航空航天局的奥德赛号轨道飞行器拍摄到了我们太阳系中最高的火山奥林匹斯山的复杂全景。 (图片...
神秘星球 2024-07-01 19:23:50 - 从月球带点土特产回来,到底有多难?
就在今天中午,带着两千克月背土壤的嫦娥六号,终于到家了!前情提要就不跟各位差友们废话了,之前嫦娥六号登...
神秘星球 2024-06-29 10:50:35 - 太阳系第九行星:寻找这个难以捉摸的世界的工作快结束了吗?
艺术家对第九行星的插图,一些科学家认为这个假想的世界潜伏在遥远的外太阳系中。 (图片uux.cn/R.Hurt(IPAC)/加州理工学...
神秘星球 2024-06-24 17:14:15 - 电磁辐射咋就这么厉害,连青蛙都给逼得背井离乡了?
以前在农村,一到傍晚,田里地里河里全是呱呱呱! 聒噪的青蛙叫。 吵是很吵,但热闹也是真。 用现在的话来说,很有乡土...
神秘星球 2024-06-22 12:26:09 - 原来德国数学家证实了4维空间的存在,会发生什么?
近日,一项令人印象深刻的研究成果悄然浮出水面,可能彻底改变我们对现实的认知。 德国数学家弗里茨弗里茨·霍布斯特在...
神秘星球 2024-06-22 01:52:21 - 究竟什么是辐射
亲爱的读者们,大家好!我是科豚,一个对科学充满好奇的小海豚。 今天,我将带大家探索一个无处不在但又充满神秘感的...
神秘星球 2024-06-14 17:27:22 - 霍金有多不容易,得知他的经历与成就后,才知道他的强大
2018年3月14日,霍金彻底离开了这个世界,他享年76岁。 霍金于1942年1月8日出生于英国牛津,他是伟大的天文学家,物理学家...
神秘星球 2024-06-13 16:08:22