

2023年2月13日,西西里岛海岸深处的地中海海底,一台还未完工的探伤器捕捉到了一个编削天文物理学判辨的信号。
那是一颗能量约为220 PeV的天地中微子,比东说念主类此前探伤到的任何高能中微子齐要向上十倍以上。它以难以思象的速率穿透地球,留住顷刻的粒子轨迹,然后隐匿于无形。这颗粒子从那儿来?科学家花了两年多时辰跟踪这个问题。
最新发表于《天地学与天体粒子物理学杂志》的盘问给出了现在最有劝服力的一个谜底:耀变体,那些将粒子束成功瞄准地球喷射的超大质料黑洞。
这颗粒子到底有多独特
220 PeV是一个让物理学家感到既繁荣又困惑的数字。
PeV是拍电子伏特的简称,1 PeV等于10的15次方电子伏特。220 PeV意味着这颗粒子捎带的能量,很是于一只遨游中的蚊子所具备的宏不雅动能被压缩进一个险些莫得质料的基本粒子里,这在当然界中是极其疏远的存在。
探伤到它的仪器是KM3NeT/ARCA,一个装配在地中海海底约3500米深处的巨型中微子天文台,由欧盟资助建筑,由数百名来自众人各地的盘问东说念主员构成的结合团队运营。更戏剧性的是,当这颗破记载的粒子到来时,该探伤器只部署了21条探伤线,仅占最终计较领域的约10%,系统还远未完工。
探伤到这个信号,既是科学气运,亦然探伤器自己聪惠度的诠释注解。
中微子自己具有一种令物理学家又爱又恨的特质:它险些不与任何物资发生互相作用,能穿越总计这个词星系而毫发无损。这种穿透智商使它成为盘问远方天地顶点环境的理思"信使",但也让探伤责任难度极高,需要将探伤器置于大型水体或冰层之中,诓骗中微子偶发碰撞产生的微小切伦科夫发射来捕捉思绪。
为什么怀疑耀变体
追查一颗粒子的天地来源,实质上是一场莫得目睹者的刑侦责任。
科学家时常会在中微子被探伤到的合并本事,寻找来自合并天际所在的电磁波信号配对,比如无线电波、X射线或伽马射线。有了这种"多信使"凭证,智力锁定具体来源。但此次,莫得任何匹配信号出现,AG真人·(中国区)官方网站这条路走欠亨。
莫得对应的电磁信号,并不虞味着这颗中微子来自某个单一的剧烈事件,而赶巧指向另一种可能,它来自一种弥漫配景,也便是大批天地天体捏续产生的中微子疏导流。
意大利国度核物理盘问所那不勒斯分所盘问员梅里姆·本达曼解释说,莫得找到匹配信号让盘问团队更倾向于合计这颗中微子来自弥漫配景,也便是很多天体共同孝敬的中微子流。
盘问团队立地将眼神转向耀变体这类天体。耀变体是活跃星系核的一种独特格式,其中枢是质料高达数十亿倍太阳质料的超大质料黑洞,黑洞周围的物资在吸积盘中高速旋转,沿南北极所在喷出能量极高的等离子体喷流,而耀变体的喷流所在恰好直对地球,这使它们成为当然界中已知最普遍的粒子加快器候选者之一。
盘问团队使用名为AM3的开源模拟器用,对着实耀变体群体进行了系统性建模。模子中的磁场强度、黑洞周围发射区域大小等参数,均基于已有的不雅测数据,并非虚拟假定。盘问东说念主员主要调理了两个变量:重子负载(研究质子捎带能量的比例,成功影响中微子产量)以及质子能谱指数(影响粒子能量分离)。
模拟成果与实践不雅测吻合,耀变体群体既能产生与KM3NeT探伤到的超高能事件相符的中微子通量,又不会产生超出费米伽马射线天外千里镜测量值的伽马射线配景,还当然解释了为何冰立方等其他中微子天文台未始探伤到肖似事件,因为这种量级的粒子极其疏远。
本达曼暗意,这是迄今从未被不雅测到的如斯高能的中微子。要是最终阐述它来自耀变体这类天地加快器,将迫使科学家从头谛视这些天体将粒子加快至何种顶点能量的智商,远超出此前的预期。
开云体育官方网站 - KAIYUN但科学家强调,论断尚不成盖棺论定。KM3NeT现在只完成了不到一半的建筑程度,完好成立进入运转后,将大幅栽植统计分析的智商。这颗220 PeV的粒子玩忽仅仅开端AG真人·(中国区)官方网站,更多来自天地深处的顶点信使正在路上。

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