墜入地球南極洲的“幽靈粒子”可能會(huì)解開(kāi)宇宙射線之謎
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)cnBeta：CNET報(bào)道，宇宙射線誕生于深空的墜入洲的宙射“搖籃”，以近乎光速的地球速度射出，其能量比世界上最強(qiáng)大的南極粒子加速器所獲得的能量大一百萬(wàn)倍，是可能開(kāi)宇無(wú)情地降落在地球上的原子碎片。它們被卷入我們的幽靈粒子大氣層，擾亂了我們的墜入洲的宙射衛(wèi)星。它們威脅著生活在軌道上的地球宇航員的健康，即使數(shù)量稀少也是南極如此。
然而是可能開(kāi)宇什么樣的極端宇宙“工廠”能制造這樣的東西？這個(gè)問(wèn)題已經(jīng)困擾了科學(xué)家一個(gè)多世紀(jì)了。但是幽靈粒子周四在《科學(xué)》雜志上，天體物理學(xué)家宣布他們可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一條重要的墜入洲的宙射線索，可以把宇宙射線的地球起源故事拼湊起來(lái)。
簡(jiǎn)而言之，南極他們認(rèn)為宇宙射線來(lái)自于熾熱星體，可能開(kāi)宇即擁有巨大黑洞的星系，其高能射流指向地球--射流如此強(qiáng)烈，甚至比周?chē)麄€(gè)星系區(qū)域都要強(qiáng)大。這是一種人們可能期望激烈的粒子產(chǎn)生的現(xiàn)象。
威斯康星大學(xué)麥迪遜分校物理學(xué)教授、冰立方中微子天文臺(tái)首席科學(xué)家Francis Halzen在一份聲明中說(shuō)：“這當(dāng)然意味著我們正坐在黑洞向我們噴出的粒子束中。”他沒(méi)有參與這項(xiàng)新研究。
一個(gè)秘密的中微子“密碼”
基本上，新研究的團(tuán)隊(duì)使用了推理的藝術(shù)來(lái)弄清楚這些奇怪的原子碎片來(lái)自哪里。
首先，他們追蹤了一種叫做中微子的宇宙射線分支。中微子被稱為“幽靈粒子”，它本身就是一個(gè)巨大的謎團(tuán)。它們是如此躲避，幾乎不與任何東西發(fā)生相互作用，但卻有力地轟擊著整個(gè)宇宙。當(dāng)它們旅行時(shí)，中微子甚至不接觸生命中最微小的構(gòu)件--原子--這意味著數(shù)以萬(wàn)億計(jì)的中微子實(shí)際上現(xiàn)在就在你的原子中飛馳著。你只是不知道而已。
然而，具體到宇宙射線，中微子被認(rèn)為是在這些令人困惑的粒子壽命的某個(gè)地方開(kāi)始的。可以說(shuō)，它們的遺產(chǎn)是相互關(guān)聯(lián)的。
因此，研究小組意識(shí)到，如果我們能夠了解天體物理學(xué)中微子的來(lái)源，我們就會(huì)對(duì)宇宙射線的來(lái)源有一個(gè)可靠的想法。把中微子想象成小的陰暗的“信使”，告訴我們它們的宇宙射線來(lái)源在哪里。有趣的是，這些"粒子信使"正在催生一個(gè)全新的天文學(xué)領(lǐng)域，即多信使天文學(xué)。
與其僅僅依靠光來(lái)解碼宇宙--例如美國(guó)宇航局卓越的詹姆斯-韋伯太空望遠(yuǎn)鏡背后的驅(qū)動(dòng)力--科學(xué)家可以調(diào)用難以捉摸的粒子，甚至是引力波，來(lái)剖析空間現(xiàn)象的來(lái)龍去脈。
“這就像同時(shí)感受、聽(tīng)到和看到。你會(huì)得到一個(gè)更好的理解，”克萊姆森大學(xué)物理學(xué)和天文學(xué)副教授、該研究的作者M(jìn)arco Ajello在一份聲明中說(shuō)?！霸谔祗w物理學(xué)中也是如此，因?yàn)槟銖牟煌攀沟亩啻翁綔y(cè)中獲得的洞察力比你只從光中獲得的要詳細(xì)得多?！?br>從南極內(nèi)部進(jìn)行搜索
因此，專注于多信使天文學(xué)，為了弄清事情的真相，科學(xué)家們首先分析了他們所謂的為搜索而優(yōu)化的"最大的可用中微子數(shù)據(jù)集"，該數(shù)據(jù)集是從冰立方中微子天文臺(tái)收集的，這是一個(gè)深埋在南極的科學(xué)基地。2017年，這個(gè)天文臺(tái)檢測(cè)到一個(gè)中微子，后來(lái)被追蹤到一個(gè)名為T(mén)XS 0506+056的熾熱星體。
但是對(duì)于這些熾熱星體是否真的是制造宇宙射線的天然粒子加速器，仍然存在爭(zhēng)議。例如，其他專家認(rèn)為，宇宙射線是在太空中碰撞的星塵，是照亮宇宙的暴力超新星的產(chǎn)物。
盡管這種爭(zhēng)論應(yīng)該被平息，根據(jù)新的研究團(tuán)隊(duì)，因?yàn)樗鼘⒈⒎降陌l(fā)現(xiàn)與熾熱星的目錄--確切地說(shuō)，是PeVatron熾熱星，它將粒子加速到至少10^15電子伏特--進(jìn)行交叉檢查，并獲得了兩者糾纏在一起的有力證據(jù)。
研究作者寫(xiě)道：“在這項(xiàng)工作中，我們表明，熾熱星與高能天體物理中微子有明確的聯(lián)系，置信度達(dá)到了前所未有的水平?！?br>“我們當(dāng)時(shí)（在2017年）有一個(gè)暗示，現(xiàn)在我們有了證據(jù)，”Ajello說(shuō)。
研究報(bào)告的共同作者，來(lái)自德國(guó)Julius-Maximilians-Universität的Sara Buson在一份聲明中說(shuō)：“這些結(jié)果首次提供了無(wú)可爭(zhēng)議的觀測(cè)證據(jù)，表明PeVatron熾熱星的子樣本是銀河系外中微子源，因此是宇宙射線加速器?！?br>重要的是，Buson還指出，這些結(jié)果只是來(lái)自于對(duì)冰立方中微子數(shù)據(jù)“最有希望的”一組數(shù)據(jù)的研究--這意味著對(duì)背景數(shù)據(jù)的深入挖掘可以提供更有力的證據(jù)，并為今后的更多發(fā)現(xiàn)鋪平道路。
正如Ajello所說(shuō)，這一新的中微子線索 “使我們?cè)诮鉀Q宇宙射線起源這一世紀(jì)之謎方面向前邁進(jìn)了一步”。
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