摘要：上图所示为KM3NeT望远镜的光学模块。KM3NeT在地中海海底的黑暗深处捕获了迄今为止直接观测到的最高能量中微子。

上图所示为KM3NeT望远镜的光学模块。KM3NeT在地中海海底的黑暗深处捕获了迄今为止直接观测到的最高能量中微子。

地中海海底的一个粒子探测器 接收到了极高能量的中微子，令物理学家大吃一惊。这可能使我们 得以一瞥宇宙中的一些大事件，比如 超大质量黑洞的合并。

中微子几乎不与大多数物质相互作用，因为它们几乎没有质量，也没有电荷。这意味着中微子探测器通常需要储有大量的稠密物质，如水或冰，这样或许会有某个高能中微子与原子撞击并产生一系列粒子，从而揭示其存在的迹象。

法国马赛粒子物理中心的达米恩•多尔尼克（Damien Dornic）和他的同事正是这样做的。他们发 现了有史以来能量最高的中微子。研究小组使用了立方千米中微子望远镜（KM3NeT），这是一对位于地中海底部的探测器阵列，它在2023年2月13日接收到了中微子。当时探测器的建造工作只完成了10%，这让多尔尼克和他的团队十分惊讶。

“首先，我们感到困惑，”他说，“但当我们意识到这是个十分难得的事件时，我们真的很兴奋。”

这个信号看起来很有研究价值，它在探测器中几乎显示为一条水平的亮线。研究人员认为这是由μ子产生的。μ子是中微子撞击探测器后产生的粒子，并会发出KM3NeT可以捕捉的光。

当研究人员在 2024年首次宣布这一结果时，他们仍在计算粒子的确切能量。牛津大学的摩根•沃斯克(Morgan Wascko）说：“很明显，他们对看到这么高能量的粒子感到惊讶。他们对中微子的模拟还没有考虑 到这么高的能量。”

为了证实这一结果，研究人员必须首先仔细考虑其他光源的影响。这些光源可以照亮探测器，包括来自太空的带电粒子（被称为宇宙线）撞击 地球大气层时产生的中微子。一般认为，这样的信号比来自更遥远宇宙源 的高能中微子的数量多出十亿倍。

现在，他们计算出中微子的能量为120 PeV。这比以前的最高纪录高出了10倍。之前的最高纪录来自南极洲冰立方中微子天文台。这么高的能量是地球上的加速器（比如CERN的大型强子对撞机）产生的高能粒子的数千倍。

探测这些高能中微子可以让我们进一步认识产生它们的各种事件，例如黑洞吸积物质或产生宇宙射线及中微子的超新星爆炸。“宇宙线是带电粒子流，当它们穿过星际空间之后，我们就不知道它们最初形成的位置了。但是中微子只会沿着直线前进。”沃斯克说。

多尔尼克说，在这种情况下，沿着中微子的来向观测，会选定一个相对较大的空间区域，这使得我们很难找到一个确切的来源。但如果一个类似的高能中微子在未来被探测到，我们就可以利用正在计划改进的望远镜精确定位对象。

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来源：寸草心