新纪录中微子：科学家对宇宙来源感到困惑！

新纪录中微子：科学家对宇宙来源感到困惑！

IceCube中微子探测器位于南极，延伸至冰层深处2.5公里，自2009年以来一直用于研究宇宙射线的来源。包括波鸿鲁尔大学研究人员在内的科学家们面临着大部分检测到的中微子来自地球大气层的挑战。这一事实使得我们很难清楚地识别宇宙来源。中微子被称为“幽灵粒子”，因为它们穿过物质而不与其相互作用。但 IceCube 最近取得了重大进展：探测到能量极高的宇宙中微子，其能量为 220 拍电子伏特，是电子能量的 22 万亿倍。这一发现是由地中海的千米立方中微子望远镜（KM3NeT）捕捉到的，代表着中微子天文学的新记录，继IceCube之前探测到6.5拍电子伏和10拍电子伏的中微子之后。

研究人员继续深入研究以确定这些中微子的来源。最近检测到的中微子的起源及其产生过程目前尚不清楚，可能的来源可能是活跃的超大质量黑洞或超新星爆炸。带电粒子（例如质子）会被磁场偏转，因此很难追踪其来源。多波长和多信使天文学工作组的负责人安娜·弗兰克科维亚克教授博士希望在银河系中发现一颗能够产生大量中微子的超新星。

改进检测方法

为了改进中微子的检测和分析，IceCube 团队正在开发新技术。作为 IceCube 升级第二代初步阶段（计划于 2024 年完成）的一部分，用于数据传输的智能读出系统以及功能更强大的新型光学传感器正在开发中。这些传感器可以收集的光线几乎是当前型号的三倍。使用 24 像素传感器代替单像素传感器和波长转换器来改善光传输是预期的进一步进展。

机器学习方法还用于更有效地对中微子事件进行分类。这些技术可以加速过滤测量中的相关数据，使团队能够使微弱的信号变得更加明显。 2023年，银河系的中微子信号变得可见，这是研究中的重要一步。

宇宙射线的挑战

尽管取得了成功，但 IceCube 过去并未发现具有所需意义的中微子源。仅当宇宙起源的概率为 1:170 万（5 西格玛）时，才认为来源已得到证实。到目前为止，概率为 3 西格玛的中微子被指定为耀变体，2022 年和 2023 年检测到的其他中微子的概率分别为 3.2 西格玛和 4.2 西格玛，与活跃的星系核有关。尽管如此，寻找这些粒子的起源仍然是一个核心挑战。

各种研究项目的结果相结合，例如前面提到的与 KM3NeT 的合作以及改进的检测方法，可以揭示未来宇宙射线的神秘行为。研究人员相信，冰立方实验的进一步发展将为我们了解宇宙做出重大贡献。