宇宙信使幽灵粒子 南极现踪

位在南极阿蒙森-斯科特科学考察站的冰立方微中子探测器,群星与红绿光芒映照出一幅别致的画面。(路透)

耀变体爆炸产生微中子,图为微中子穿越地球的示意图。(取自美国太空总署)

藉由深埋南极冰层下的「冰立方」微中子探测器,科学家近日首次发现经过37亿光年旅行才来到地球之微中子(neutrino)的起源:名为「耀变体」(blazar)的超大质量黑洞。此重大发现有助科学家解开宇宙射线来源之谜。

这项成果分成2篇研究刊在12日出版的《科学》期刊,第一篇为微中子的发现,第二篇做出耀变体在2014年至2015年多次爆发产生微中子的结论。美国有线电视新闻网(CNN)报导,微中子从外太空旅行37亿光年才来到地球,它来自一个超大质量并且快速旋转的黑洞,其名为耀变体TXS 0506+056,它位在一个银河系的正中央。此银河系则位于猎户座的左肩处,距离地球约40亿光年。

微中子俗称「幽灵粒子」(ghost particles),它的质量非常轻,不带电荷(电中性),以接近光速运动,与其他物质的相互作用十分微弱,即便路过最强大的磁场也不会被转移焦点。微中子很小而且无光无色,人类肉眼看不到也无法感受,也正是这些特质使它们在跨越时空传递信息方面具有无可估量的价值。因为光会被阻挡,引力波会弯曲,但微中子通过宇宙中最猛烈的爆炸,轻易穿过行星、恒星、星系、星际尘埃等一般物质进入地球,却仍能毫髮无损。

科学家们指出,如果想要了解数十亿光年之外的复杂及混乱情况,这些幽灵粒子将会负担着「信使」的作用,而且是不会迷路的「信使」。科学家透过追溯这个微中子,将可以找到当初创造它的星系。此外,这次的发现也让科学家有史以来首度能够追踪神秘宇宙射线的来源。

无论是带电的宇宙射线粒子还是不带电的微中子粒子,实验证据表明两者都会在质子加速器中产生。科学家相信,只要能找到微中子起源,就等于找到宇宙射线起源。位在南极冰层深处的冰立方微中子探测器终于办到了。

冰立方微中子探测器计画创始成员、宾州大学天体物理学教授柯文说,「这项发现开启高能量微中子天体物理学的新领域,我期待宇宙研究及基础物理带来令人振奋的突破,包括超高能粒子是如何以及在哪里产生」。美国国家科学基金会主任科多瓦则说,「多进程天体物理学的时代已经来到」。

(中国时报)


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