終于,，科學(xué)家們找到了來(lái)自銀河系外的高能宇宙中微子的誕生之所,。

這些神秘的中微子，被媒體稱之為“幽靈粒子”,，經(jīng)歷了40億光年的旅程才到達(dá)地球,。去年9月，科學(xué)家確定它們來(lái)自一種精力極其充沛的天體——耀變體blazar,。

這是一個(gè)驚人的發(fā)現(xiàn),，不僅證實(shí)了存在作為高能中微子來(lái)源的耀變體高能噴發(fā)現(xiàn)象，而且還開創(chuàng)了一個(gè)嶄新的研究領(lǐng)域：多信使中微子天體物理學(xué)——使用不同類型的探測(cè)器匯集數(shù)據(jù)來(lái)研究同一現(xiàn)象,。

同樣的技術(shù)之前也被用于描繪中子星碰撞這一令人難以置信的研究項(xiàng)目中,。

自2012年位于南極冰層下的中微子探測(cè)器“冰立方(IceCube)”首次檢測(cè)到超高能中微子以來(lái)，它始終一個(gè)棘手的難題,。

IceCube,，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)(NSF)

亞原子粒子都很古怪，但中微子則是另類中的另類,。

它們的質(zhì)量幾乎為零,，以接近光速行進(jìn)，并且不與正常物質(zhì)相互作用,；對(duì)于中微子來(lái)說(shuō),，宇宙中的一切就像是一層幻象，可以被輕易穿透,。

此時(shí)此刻,，數(shù)十億的中微子穿過(guò)了你的身體，卻對(duì)你毫無(wú)影響,。這就是為什么叫它們“幽靈粒子”,。

然而,，這并不意味著它們完全無(wú)法與正常物質(zhì)相互作用。幸虧如此,，IceCube才能檢測(cè)到它們,。中微子可以與冰相互作用并產(chǎn)生閃光。

IceCube探測(cè)器埋藏在冰層之下,，在黑暗中可以探測(cè)到這些光子,。

到目前為止，IceCube已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了好幾個(gè)卓爾不群的中微子,。它們比正常的中微子更有活力,。

1987年,，科學(xué)家從銀河系銀暈(sn1987a)超新星中發(fā)現(xiàn)的中微子的能量達(dá)到36兆電子伏特,。 2012年，IceCube發(fā)現(xiàn)的超高能中微子的能量是這一數(shù)值的1億倍,。

去年9月發(fā)現(xiàn)的中微子的能量略低于3000萬(wàn)億電子伏特,，但仍然遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)周圍別的粒子。并且,，因?yàn)槲覀儧]有在其余的位置找到高能中微子的痕跡,，這意味著它們是以直線行進(jìn)到地球的。

所以,，全世界數(shù)百名科學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)往上追溯就找到了這種亞原子粒子的起點(diǎn),。

他們追溯到40億光年遠(yuǎn)的地方，一處被稱為TXS 0506 + 056的天體,，就在獵戶座的肩膀上——這一發(fā)現(xiàn)意味著與之相關(guān)的主要由質(zhì)子和原子核構(gòu)成的高能宇宙射線,，也來(lái)自此處。

耀變體是一種類星體,，是星系中央的巨大黑洞吸積大量物質(zhì)而產(chǎn)生的劇烈天文現(xiàn)象,。黑洞將吸收物質(zhì)的引力能，或者自身的角動(dòng)量,，并轉(zhuǎn)化成恐怖的相對(duì)論噴流,。如果噴流指向地球，那對(duì)我們來(lái)說(shuō),，天空中就出現(xiàn)了一個(gè)耀變體,。

巧地是，TXS 0506 + 056所在平面與銀河平面相對(duì)傾斜,，所以從黑洞的極區(qū)射出的一條噴流正好指向地球的方向,。

已知宇宙深處有數(shù)千種高能量天體，但它們成為高能中微子來(lái)源的可能性相對(duì)較低,。

當(dāng)2017年進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)時(shí),，科學(xué)家們要時(shí)刻保持高度警惕,。需要與NASA的軌道費(fèi)米伽馬太空望遠(yuǎn)鏡和加那利群島的大氣伽馬成像切倫科夫望遠(yuǎn)鏡(MAGIC)建立良好的聯(lián)動(dòng)——要求他們同時(shí)觀測(cè)對(duì)應(yīng)天體的活動(dòng)。

他們確實(shí)檢測(cè)到了源自TXS 0506 + 056的高能伽馬射線活動(dòng),。

所有大量的工作合在一起,，表明耀變體是超高能量中微子和宇宙射線的第一種已知的加速器。

具體內(nèi)容,，詳見13日出版的Science,。該刊物將其選做封面文章。

本文譯自 sciencealert,，由譯者 majer 基于創(chuàng)作共用協(xié)議(BY-NC)發(fā)布,。

據(jù)中科院介紹，最早規(guī)劃IceCube的Francis Halzen是一名理論物理學(xué)家,，缺少必要的實(shí)驗(yàn)常識(shí),。沒有考慮到冰層中存在大量的氣泡會(huì)造成光子的散射，因而無(wú)法確定中微子的方向,。幸運(yùn)的是,，建好之后，實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家發(fā)現(xiàn),，南極冰層下的冰極度致密,，完全沒有氣泡……現(xiàn)在，Halzen已被看作是未來(lái)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主的有力競(jìng)爭(zhēng)者,。