宇宙信使幽靈粒子 南極現蹤

位在南極阿蒙森-斯科特科學考察站的冰立方微中子探測器,群星與紅綠光芒映照出一幅別緻的畫面。(路透)

耀變體爆炸產生微中子,圖為微中子穿越地球的示意圖。(取自美國太空總署)

藉由深埋南極冰層下的「冰立方」微中子探測器,科學家近日首次發現經過37億光年旅行才來到地球之微中子(neutrino)的起源:名為「耀變體」(blazar)的超大質量黑洞。此重大發現有助科學家解開宇宙射線來源之謎。

這項成果分成2篇研究刊在12日出版的《科學》期刊,第一篇為微中子的發現,第二篇做出耀變體在2014年至2015年多次爆發產生微中子的結論。美國有線電視新聞網(CNN)報導,微中子從外太空旅行37億光年才來到地球,它來自一個超大質量並且快速旋轉的黑洞,其名為耀變體TXS 0506+056,它位在一個銀河系的正中央。此銀河系則位於獵戶座的左肩處,距離地球約40億光年。

微中子俗稱「幽靈粒子」(ghost particles),它的質量非常輕,不帶電荷(電中性),以接近光速運動,與其他物質的相互作用十分微弱,即便路過最強大的磁場也不會被轉移焦點。微中子很小而且無光無色,人類肉眼看不到也無法感受,也正是這些特質使它們在跨越時空傳遞信息方面具有無可估量的價值。因為光會被阻擋,引力波會彎曲,但微中子通過宇宙中最猛烈的爆炸,輕易穿過行星、恆星、星系、星際塵埃等一般物質進入地球,卻仍能毫髮無損。

科學家們指出,如果想要了解數十億光年之外的複雜及混亂情況,這些幽靈粒子將會負擔著「信使」的作用,而且是不會迷路的「信使」。科學家透過追溯這個微中子,將可以找到當初創造它的星系。此外,這次的發現也讓科學家有史以來首度能夠追蹤神祕宇宙射線的來源。

無論是帶電的宇宙射線粒子還是不帶電的微中子粒子,實驗證據表明兩者都會在質子加速器中產生。科學家相信,只要能找到微中子起源,就等於找到宇宙射線起源。位在南極冰層深處的冰立方微中子探測器終於辦到了。

冰立方微中子探測器計畫創始成員、賓州大學天體物理學教授柯文說,「這項發現開啟高能量微中子天體物理學的新領域,我期待宇宙研究及基礎物理帶來令人振奮的突破,包括超高能粒子是如何以及在哪裡產生」。美國國家科學基金會主任科多瓦則說,「多進程天體物理學的時代已經來到」。

(中國時報)


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