天文学家利用埋藏在南极冰层深处的冰立方天文台发现了七种难以捉摸且奇怪的候选“幽灵粒子”，它们流经地球。 迹象表明这些粒子是天体物理学中的 tau 中微子； 它们是强大的高能天体事件与我们之间的重要信使。
中微子是几乎无电荷、无质量的粒子，它们以接近光速的速度穿过宇宙。 奇怪的是，由于这些因素，中微子几乎不与任何物体相互作用。 事实上，每秒约有 100 万亿个粒子穿过我们的身体。 我们无法判断。 如果你是一个人体大小的中微子探测器，你必须等待大约 100 年才能让中微子与你体内的粒子相互作用。 因此，中微子被称为“幽灵粒子”是有充分理由的。
来自银河系边缘宇宙源的高能中微子被称为“天体物理中微子”，它们有三种类型或一代：电子中微子、μ子中微子和τ中微子。 正如您所料，所有这些嵌合粒子都极其难以捉摸，但识别它们是 IceCube 的工作。 2013年，该天文台探测到了第一个天体物理中微子，现在它似乎已经探测到了天体物理中的tau中微子，特别是它可以作为一种全新的宇宙信息。
有关的： 附近的超新星可能揭示幽灵中微子的秘密生活。 就是这样。
“在数据中发现了七个可能的 tau 中微子事件，再加上预期背景量非常低，使我们能够断言这些背景不太可能共同产生七个冒名中微子，”研究人员之一的道格·奎恩 (Doug Quinn) 说。研究的共同作者。 宾夕法尼亚州立大学物理学领袖和教授 他在一份声明中说。 “天体物理tau中微子的发现也为Ice Cube之前检测到的天体物理弥散中微子通量提供了有力的证实。”
被困在冰下
为了检测穿过地球的中微子，IceCube 使用嵌入冰中的称为数字光学模块（DOM）的金球串。 该观测站总共包含 5,160 个 DOM，埋藏在南极冰层深处，等待中微子与冰中的分子相互作用并产生带电粒子。 这些带电粒子在穿过冰时会发出蓝光，DOM 会记录这种光。
更具体地说，当高能天体物理 tau 中微子与粒子相互作用时，它们会产生不同的光发射，包括一个独特的双级联事件，该事件在 DOM 检测到的光水平中产生两个峰值。
过去，Ice Cube 曾成功地发现了 tau 中微子特征的诱人线索，但奎因和他的同事们真的想识别这种难以捉摸的粒子。
IceCube 可以“实时”检测到其他中微子味道，但该设施目前无法检测 tau 中微子。 相反，追捕这些特殊的宇宙幽灵需要研究十年的档案数据。 但该团队并没有像史酷比那样去追寻这些幽灵本身，而是训练了所谓的“图像分类增强型卷积神经网络”来筛选 2011 年至 2020 年间收集的近 10 年的 IceCube 数据来寻找幽灵。 τ 中微子特征。
这导致了七个强大的 tau 中微子候选发现。
该团队坚持认为这些发现可能是错误识别的结果，但 Quinn 解释说，DOM 检测到的背景模仿该信号的可能性仅为 350 万分之一。
目前的结果仅使用了三个系列的 DOM 探测器，但未来的分析将依赖更多这些冰冷的金色珍珠。 这不仅会增加检测到的 tau 中微子样本，还可能帮助科学家首次对三代人的中微子振荡进行研究。 这是中微子在穿越广阔的宇宙距离时改变味道的现象。
了解中微子振荡可能是确定这些幽灵粒子是如何产生的、是什么事件导致它们首先冲过太空以及为什么它们会随着时间的推移传递给后代的关键。
奎因总结道：“总的来说，这一令人兴奋的发现具有利用 tau 中微子揭示新物理学的有趣潜力。”
该团队的研究成果已收录在 arXiv 论文存储库中，并已被该杂志接受发表 物理评论信。
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