KM3NeT望遠鏡偵測到迄今最具能量的宇宙微中子

新偵測到的微中子被命名為KM3 - 230213A，它攜帶著高達220拍電子伏特（PeV）的驚人能量，使其成為有史以來偵測到的最強大基本粒子之一。其能量大約是可見光光子能量的一億億倍，約為先前偵測到的最高微中子能量的30倍。

這是在KM3NeT/ARCA中觀測到的超高能量微中子事件的視覺印象圖。圖片來源：KM3NeT。

宇宙微中子可能在宇宙射線源附近產生，也可能在宇宙射線的傳播路徑中產生。這會導致次級不穩定粒子的產生，而這些粒子隨後會衰變成微中子。

宇宙射線在地球大氣層中相互作用會產生大氣微中子，這構成了宇宙微中子實驗的背景干擾。

為了偵測宇宙微中子，大型微中子觀測站會監測天然水域或冰層，以捕捉因微中子在探測器內或附近相互作用產生的帶電粒子所引發的切倫科夫光。

西雪梨大學的米洛斯拉夫·菲利波維奇教授表示：「像這樣的高能微中子極為罕見，這是一項具有里程碑意義的發現。」

「這一發現代表著迄今觀測到的最具能量的微中子，並證明了宇宙中會產生如此高能的微中子。」

「偵測到這樣一個非凡的粒子，讓我們更接近於理解塑造宇宙的最強大力量。」

KM3 - 230213A的偵測得益於KM3NeT望遠鏡的先進能力。該望遠鏡利用光電倍增管捕捉微中子與探測器相互作用時產生的帶電粒子所發出的光。

物理學家們指出：「KM3NeT研究設施由位於地中海深處的兩個光學感測器探測器陣列組成。」

「ARCA探測器位於義大利西西里島卡波帕塞羅港外海，深度約3450公尺，並通過電光纜與義大利國家核物理研究所南方國家實驗室的岸上站點相連。」

「ARCA的設計幾何結構經過優化，適用於研究高能宇宙微中子。」

「ORCA探測器位於法國土倫外海，深度約2450公尺，它經過優化用於研究微中子振盪。」

「這兩個探測器都還在建設中，但已經開始運作。」

KM3 - 230213A事件記錄到超過28000個光子，提供了清晰的軌跡，有力地證明了該粒子來自宇宙。」

同樣來自西雪梨大學的盧克·巴恩斯博士稱：「KM3NeT能夠重建微中子的軌跡和能量。」

「要產生這樣的微中子，需要極端的宇宙條件，比如恆星爆炸或超大質量黑洞。」

「這就是我們利用射電望遠鏡（如澳洲平方公里陣列先導望遠鏡）進行後續研究的意義所在，它們能幫助我們揭開這些微中子的秘密。」

研究人員總結道，僅憑一個微中子，很難確定其起源。未來的觀測將聚焦於偵測更多此類事件，以便更清晰地了解它們的起源以及背後的天體物理過程。

科學家們表示：「KM3 - 230213A事件的能量遠高於迄今為止所偵測到的任何微中子。」

「這表明該微中子可能起源於與低能量微中子不同的宇宙加速器，或者這可能是人類首次偵測到宇宙成因微中子，即超高能宇宙射線與宇宙背景光子相互作用的產物。」

該團隊的論文發表在2月12日的《自然》期刊上。

參考文獻：The KM3NeT Collaboration. 2025. Observation of an ultra - high - energy cosmic neutrino with KM3NeT. Nature 638, 376 - 382; doi: 10.1038/s41586 - 024 - 08543 - 1