科學(xué)家可能剛剛捕捉到7個穿越地球的奇異“幽靈粒子”
0
（Main）IceCube中微子觀測站在南極的冰層中（插圖）數(shù)字光學(xué)模塊檢測到的中微子相互作用和τ輕子衰變的光子圖（圖片來源：uux.cn/Jack Pairin/IceCube Collaboration）
（神秘的地球uux.cn）據(jù)美國太空網(wǎng)（Robert Lea）：天文學(xué)家利用深埋在南極冰層中的冰立方天文臺，在流經(jīng)地球時探測到了七種難以捉摸的科學(xué)奇異“幽靈粒子”候選者。這些信號表明這些粒子是剛捕個穿北京海淀怎么約小姐酒店上門vx《365-2895》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達天體物理學(xué)中的τ中微子；它們是強大高能天體事件和我們之間的重要信使。
中微子是越地以接近光速的速度在宇宙中爆炸的無電荷、幾乎無質(zhì)量的球的奇異粒子。奇怪的幽靈粒子是，由于這些參數(shù)，科學(xué)中微子幾乎不會與任何東西相互作用。剛捕個穿事實上，越地北京海淀怎么約小姐酒店上門vx《365-2895》提供外圍女上門服務(wù)快速選照片快速安排不收定金面到付款30分鐘可到達每秒鐘大約有100萬億個通過我們的球的奇異身體。我們就是幽靈粒子說不出來。如果你是科學(xué)一個人類大小的中微子探測器，你必須等待大約100年，剛捕個穿中微子才能與你體內(nèi)的越地粒子相互作用。因此，球的奇異中微子被戲稱為“幽靈粒子”是有充分理由的
來自銀河系邊緣宇宙源的高能中微子被稱為“天體物理中微子”，有三種類型或三代：電子中微子、μ介子中微子和τ中微子。正如你所料，所有這些幻影粒子都是令人難以置信的難以捉摸，但把它們固定下來是冰立方的任務(wù)。2013年，該天文臺首次探測到天體物理中微子，現(xiàn)在似乎特別探測到了天體物理τ中微子，它可以作為一種全新的宇宙信使。
賓夕法尼亞州立大學(xué)物理學(xué)教授、研究聯(lián)合負(fù)責(zé)人Doug Cowen在一份聲明中表示：“在數(shù)據(jù)中檢測到七個候選τ中微子事件，再加上極低的預(yù)期背景，我們可以聲稱背景極不可能合謀產(chǎn)生七個τ中微子冒名頂替者。”。“天體物理τ中微子的發(fā)現(xiàn)也有力地證實了冰立方早期發(fā)現(xiàn)的擴散天體物理中微子通量。”
IceCube的中微子探測數(shù)字光學(xué)模塊在它們被深埋在南極之下之前。（圖片來源：uux.cn/Kael Hanson/IceCube/NSF）
被困在冰下
為了在中微子穿過地球時探測它們，冰立方使用嵌入冰中的被稱為數(shù)字光學(xué)模塊（DOMs）的一串金球。該天文臺總共有5160個DOMs深埋在南極冰層中，等待中微子與冰層中的分子相互作用并產(chǎn)生帶電粒子。這些帶電粒子在穿過冰時會發(fā)出藍(lán)光——DOMs記錄了這種光。
更具體地說，當(dāng)高能天體物理τ中微子與分子相互作用時，它們會產(chǎn)生特征性的光發(fā)射，包括一個獨特的雙級聯(lián)事件，該事件會產(chǎn)生DOMs檢測到的兩個能級峰值。
雙脈沖波形表明DOMs已經(jīng)探測到了τ中微子。（圖片來源：uux.cn/Jack Pairin/IceCube Collaboration）
過去，IceCube成功地捕捉到了這些τ中微子特征的誘人線索，但Cowen和同事們想真正精確定位這些難以捉摸的粒子。
IceCube可以“實時”檢測到其他中微子的味道，但該設(shè)施目前無法對τ中微子進行檢測。相反，尋找這些特殊的宇宙幽靈需要仔細(xì)研究十年的檔案數(shù)據(jù)。但是，該團隊并沒有完全由史酷比團隊自己獵殺這些幻影，而是訓(xùn)練了所謂的“圖像分類優(yōu)化卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”來篩選2011年至2020年間收集的近10年的冰立方數(shù)據(jù)，以尋找τ中微子特征。
這導(dǎo)致了七次強τ中微子候選探測。
該團隊保留了這些檢測是錯誤識別的結(jié)果的可能性，但Cowen解釋說，DOM檢測到的背景模仿該信號的幾率僅為350萬分之一。
目前的發(fā)現(xiàn)只使用了三串DOM探測器，但未來的分析將更多地依賴于這些冰冷的金色珍珠。這不僅將增加探測到的τ中微子的樣本，還可以幫助科學(xué)家進行首次三代中微子振蕩研究。這就是中微子在穿越巨大的宇宙學(xué)距離時改變味道的現(xiàn)象。
了解中微子振蕩可能是確定這些幽靈粒子是如何產(chǎn)生的，是什么事件首先使它們在太空中飛馳，以及它們隨著時間的推移過渡到下一代的原因的關(guān)鍵。
Cowen總結(jié)道：“總的來說，這一令人興奮的發(fā)現(xiàn)帶來了利用τ中微子揭示新物理的有趣可能性。”。
該團隊的研究發(fā)表在論文庫arXiv上，并已被《物理評論快報》雜志接受發(fā)表。