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科学家在南极发现中微子 将这样改变宇宙
2018/07/16
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分类:科技
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科学家在地球上发现了一个“幽灵般”的亚原子粒子,一个困扰了科学家半个多世纪的宇宙之谜也许总算能就此解开。此次找到的高能中微子是该类型中首次被人类发现的粒子。科学家对其追根溯源,发现其来自40亿光年外的一处椭圆星系。该星系中央有一个巨大的黑洞,中心直接瞄准地球发射光线和辐射。

该星系属于“耀变体”。有了它提供的证据,天文学家终于解开了关于高能宇宙射线的一大百年之谜。宇宙射线由快速移动的基本粒子构成,对宇航员和飞机乘客而言都是一大威胁。科学家认为,此次发现这种早在地球形成前便由“耀变体”发射出去的“幽灵粒子”,可以为我们提供一种全新的看待宇宙的方式。此次发现的中微子可能源自快速旋转的超大质量黑洞两极释放出的加速高能粒子流。在此之前,高能宇宙射线的来源一直是科学界的一大未解之谜。

除宇宙射线外,这一最新发现还为科学家提供了探索宇宙深处的新途径。就像2016年发现的引力波一样,中微子也可能是一种新“信使”,可将能量携带至宇宙各处。这样一来,中微子就成了继光子和引力波之后的“第三种信使”。

这一高能中微子最早由“冰立方”中微子观测站于2017年9月22日探测到。这座巨大的观测站位于南极冰层下方约1.6公里处。由5000多个超敏传感器构成的网络成功探测到了中微子与冰发生相互作用时发出的标志性蓝色“切伦科夫辐射光”。

中微子几乎没有质量,可直接穿透沿途遇到的恒星、行星和任何物体,从而一路畅通无阻、从源头直达地球。因此天文学家得以对其追踪溯源,找到了其位于数十亿光年之外的源头。

探测到这颗中微子的新闻一爆出,天文学家们立即进入了狂热状态,纷纷将望远镜对准其射来的方向。通过搜寻,天文学家发现了40亿光年之外、位于猎户座左侧的的一个“耀变体”,即一类含有超大质量黑洞的特殊星系。耀变体的关键特征便是两道从围绕黑洞旋转的物质两极喷出的两道光线和基本粒子流。科学家认为,此次由“立方体”观测站探测到的中微子是由这些粒子流形成的高能宇宙射线与观测站附近物质发生相互作用时产生的。

莱卡斯特大学天文学家保罗·奥布莱恩教授表示:“中微子几乎从不与物质发生相互作用。能从宇宙中探测到它的存在就够神奇的了,得知它可能源自何处更是一次伟大的胜利。这一结果将帮助我们以全新的方式研究宇宙中最遥远、最强大的能量源。”

不同于高能中微子,大多数宇宙射线都带有电荷,导致其运动轨迹会在磁场作用下发生偏转,因此不可能追溯其来源。而中微子则不然,即使最强大的磁场也无法影响其分毫。

在“冰立方”团队发出消息、邀请全世界的望远镜共同参与观测后不到一分钟,天文学家就确定了这一名为TXS 0506的耀变体的位置。科学家表示,具备探测高能中微子的能力将为我们打开了解宇宙的另一扇窗。2016年2月,科学家宣布发现了宇宙中的“第二位信使”,即“时空中的涟漪”引力波。

负责管理“冰立方”实验室的美国国家科学基金会主管弗朗斯·科尔多瓦表示:“多信使天体物理学时代已经到来。从电磁辐射到引力波,再到如今的中微子,每种信使都能帮助我们更全面地了解宇宙,并获得对宇宙中最强大的天体和事件的新认知。”宇宙射线最早由物理学家维克托·赫斯于1912年借助热气球上安装的仪器发现。近年研究显示,宇宙射线由接近光速的质子、电子或原子核构成。

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