突破性發現：宇宙射線、中微子大有來頭！

北京時間7月12日晚23:00（美東時間11:00），美國國家科學基金會NSF公布一項突破性發現：

人類首次發現高能宇宙射線、高能中微子的來源——遙遠星系中心的耀變體。

到底咋回事？請用一句話說明！

一個多世紀的宇宙謎題，如今終於被破解了。

這個宇宙謎題是什麼？

一百多年前，即1912前人類首次發現宇宙射線以來，天文學家就一直追蹤它的來源。

所謂宇宙射線，就是來自太空的帶電高能亞原子粒子，大部分都是質子，少部分是α粒子、β粒子、γ射線、中微子。

要知道，人類進入太空首要條件就是防護可怖的宇宙射線，所以要穿厚厚的宇航服。

可憐的是，人類對宇宙射線其實了解甚少，尤其對高能宇宙射線從何而來，更是一團迷霧。

這次發現了什麼？

位於南極洲的美國冰立方中微子天文台找到了一束高能宇宙射線的老巢。

這束射線能量超強，強大到幾乎是地球最強大粒子加速器——歐洲大型強子對撞機(CERN)，加速質子能量的50倍。

發現這束高能宇宙射線的老巢，就意味著人類找到了一百多年來一直在尋找的宇宙射線源，到底從何而來。

這束宇宙射線來自哪兒？

來自一個耀變體，天文編號TXS 0506+056，位於獵戶座天區一個巨型橢圓星系，距離地球40億光年。

幸好足夠遠。想想看，這個射線源如果是在我們銀河系裡，恐怕地球生命早掛了。

什麼又是耀變體？

耀變體（Blazar）一種密度極高、高度變化的能量源，你可以理解為非常活躍的星系核，中心藏有超大質量黑洞，可以說是目前已知宇宙中最劇烈的天體活動之一。

為什麼這次能夠發現？

我們知道，由於宇宙射線是帶電粒子，以往根據它們的路徑無法直接追溯到源頭，因為強大的磁場充滿宇宙空間，扭曲了它們的傳播軌跡。

當它們到達地球時，已經不能逆向找到它們的源頭了。

但這次不同，與高能宇宙射線攜手並肩的，還有一個高能量的中微子。

而中微子穿透力極強，也不受磁場影響，在宇宙中傲視穿行，幾乎如入無人之境。

科學家正是根據這個高能中微子的路徑來源，最終逆向找到了它們的源頭。

又一個透過蛛絲馬跡、按圖索驥的栗子。

什麼又是中微子？

中微子（也叫微中子）Neutrino，字面意思就是微小的電中性粒子，屬於粒子物理標準模型里的基本粒子。

由於中微子是電中性的，它還說一種輕子，因此它並不參與電磁相互作用（電磁力）、強相互作用（強核力），只參與弱相互作用（弱核力）、引力相互作用（引力）。

由於弱相互作用距離非常短，而引力在亞原子尺度下又十分微弱，所以，看起來中微子幾乎不跟物質相互作用，在穿過普通物質時，也不會受到什麼阻礙，難以探測。

有關中微子的來源，主要包括：核反應堆、加速器、核彈、太陽、超新星、宇宙大爆炸等。

事實上，地球附近探測的中微子大多來源於太陽。地球面向太陽的區域，每秒鐘每平方厘米會穿過大約650億個來自太陽的中微子。

這就是說，每秒鐘數以萬億計的「幽靈粒子」穿過你我的身體，而我們卻毫無感知。

但這次發現——高能宇宙射線+高能中微子，來自於遙遠的耀變體，由它發射γ射線的強噴流正好指向地球，就像刺眼的手電筒光柱突然照到地球人眼裡似的。

要知道，這些幽靈粒子從宇宙最極端天體一路穿行40億光年，不僅能夠直達地球，而且屬於小概率事件中發現的——大約在1萬～10萬撞擊過程中，才能被中微子探測器捕捉到。

結果竟然被捕捉到了！這真是天大的幸運！

這個中微子探測器在哪兒？

位於南極的冰立方中微子天文台，無疑是全世界最大的中微子探測器。

這個探測器由5000多個感光感測器組成，深埋在南極地表1英里以下的冰層里，足夠敏銳，所以每年能夠捕捉幾百個中微子。

2013年，首次確認發現來自銀河系之外的中微子。

2017年9月22日，發現一個來自40億光年之外的高能中微子。

2018年7月12日，公布這個高能中微子以及高能宇宙射線的確定性來源。

這一發現有啥重大意義？

破解了一百多年來宇宙射線源的疑團，至少找到一個源頭，遙遠而暴烈的耀變體。

從此開創了中微子天文學的新模式，通過中微子能夠探測宇宙射線的源頭和機制。

更深層次在於中微子帶來了關鍵信息，中微子是宇宙射線里質子相互作用的標誌，是介子衰變的產物，也就意味著產生中微子，需要強大的質子加速器。這就為將來製造、利用中微子，指出一條清晰路徑。

樂觀暢想一下，中微子探測、中微子通信不僅不是科幻，很可能在我們有生之年就會實際應用。

這好像我們現在正處於19世紀電磁學的起步期，預見20、21世紀電磁學帶給人類革命性應用一樣，既是意料之中，更有意料之外。

無處不在的中微子，未來不可限量。

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