南極冰層2500米深處，兩顆高能粒子是超新星中微子能量1億倍

冰立方天文台是地球上最遙遠的天文設施。冰立方裝置深埋於南極洲冰層2500米的深處。鑒於粒子「無處不在」的特性，冰立方天文台配備了高科技粒子中微子探測器，旨在尋找宇宙中最難以捉摸的粒子之一。中微子是電子的亞原子表親。它們是幽靈般的影子，沒有電荷，質量極小。它們避免與物質發生相互作用，這使得它們極難被發現。

儘管如此，我們生命中的每時每刻都在它們構成的無形的「湯」里游泳。它們從宇宙一開始就存在，是創造萬物的基本要素之一。許多天體物理學家認為，暗物質是由大爆炸後不久遺留下來的原始中微子組成的，如果這個看法是真的，那麼它們將會是宇宙中最常見的粒子。

電子和中微子都屬於一種叫做輕子的粒子。輕子與弱核力有關，弱核力控制原子核的衰變，並在轉化過程中產生全新的粒子。正是在這些衰變模式中形成了中微子，如果可以探測到中微子的存在，將會讓科學家們得以一窺宇宙中創造和毀滅的基本過程。與光粒子不同，中微子甚至可以從最密集的環境中逃逸出來。例如來自超新星1987A的中微子在光粒子發射前三個小時到達地球，攜帶著從時空撕裂事件中獲得的巨大能量。

這類型的中微子在科學家預期中可以被天文台探測到，所以尋找這些粒子是建立該設施的主要原因之一。但冰立方的研究人員對他們在2012年進行的一次常規數據調查中發現的情況並沒有做好準備。

在分析2010年至2012年收集的數據時，他們驚訝地發現，檢測到了兩個能量水平極高的中微子。他們是總共檢測到的28個中微子中的兩個，其中許多中微子的能量都高於平常。但是其它中微子都沒有辦法與這兩個名稱為「伯特」和「厄尼」的中微子所攜帶的驚人能量相比。

恆星和超新星會釋放出大量的中微子，地球的大氣層也是如此。探測器通常會發現這些中微子。但是這兩個引人注目的中微子被測量出的能量是超新星釋放的中微子的1億倍，這表明它們的起源與之前發現的任何中微子都不同。

科學家對此非常興奮，這一發現出乎意料，它們是人類迄今為止所見過的能量最高的中微子，於是研究人員立即開始尋找解釋。許多猜測集中在活躍的星系中心。巨大的黑洞被認為是形成了許多星系的中心，它們有可能釋放出巨大的高能物質噴流，其中包括中微子，這些物質可以在太空中長距離傳播。

地球曾經受到超高能量宇宙射線的轟擊，許多天文學家認為這些射線一定來自這些活躍的星系核。由於能量相似，所以把它們與高能中微子聯繫起來是有意義的。由於中微子與物質的相互作用如此之小，它們甚至可以穿過最厚的星系核，而能量卻完好無損。

如果這個理論是正確的，那就意味著這些中微子一定來自銀河系之外。在此之前，在我們這片宇宙中從未發現過接近這個能量水平的中微子，它們似乎不太可能來自銀河系的中心。

此外還有其它一些見解來解釋伯特和厄尼的能量水平。一些科學家認為，認為中微子可能是被我們星系中強大的天體以某種方式進行了加速，比如脈衝星、中子星或小的、看不見的黑洞。然而這些想法都是高度推測性的，而且大多數人都相信這些纖細的亞原子粒子實際上已經開始了它們在銀河系之外的旅程。

爭論持續了幾年，2017年冰立方天文台獲得的新數據似乎解決了這個問題，再一次發現了具有超高能量水平的中微子。而且這一次它們被追蹤到天空中獵戶座內的一個特定位置。中微子的來源被確定為一種被稱為布拉扎爾（Blazer）的黑洞，布拉扎爾產生的中微子和粒子噴流在這種情況下直接指向地球。這個布拉扎爾黑洞位於距離地球37億光年的地方，這一切令人吃驚，因為意味著現在在冰立方天文台探測到的中微子大約是40億年前從一個遠離我們銀河系的地方發射出來的。

發現這樣的中微子被定義為罕見事件。但這是基於檢測技術的本質，而不是基於現象本身的局限性。事實上，我們在地球上正受到幾乎無限的中子轟擊，這些中子來自太陽、其他恆星、超新星、黑洞、星系中心、我們自己的大氣層，也可能來自我們尚未發現的來源。它們不常被發現，只是因為它們很少與物質發生作用，而不是因為它們的數量很少。這些幽靈般的粒子在物質中移動，就好像物質不存在一樣，而且它們每時每刻都在不斷地穿過每件事和每一個人。

研究稀有或外來粒子的目的之一，就是要了解它們可能揭示的宇宙的真實本質。它們的存在和活動可以幫助證實或證偽當前的宇宙學理論，而中微子現在可能驗證的後者。在研究了中微子活動與太陽的關係後，天文學家們面臨一個難題。雖然已經探測到距離我們最近的恆星的中微子，但它們的數量還沒有達到預期的水平。即使考慮到探測技術的局限性，為太陽提供動力的核聚變過程也應該產生遠遠超過被發現的中微子。作為核聚變的副作用，多達2%的太陽能量應該被中微子帶走，但完成這一任務所需的大量中微子卻沒有被探測到。這就是所謂的太陽中微子問題，它將對我們理解宇宙產生深遠的影響。

來自太陽的中微子短缺可能意味著恆星並不像我們所知道的那樣運作，主流宇宙學家可能很難接受或承認這一點。一個日益流行的替代大爆炸宇宙學的方法是電宇宙理論。電子宇宙的支持者聲稱，太陽通過充當極其強大的導體或放電點來產生能量。如果這是真的，那麼太陽或其他恆星內部就不會發生核聚變，這可以解釋觀測到的中微子數量與標準模型預測之間的差異。

參考網站：ancient-origin，原作者：Nathan Falde

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