2026诺贝尔物理奖解析，南极深冰如何捕捉宇宙中微子

中微子这个粒子本身是不带电荷的。所以它的飞行路径是不会受到磁场的干扰的。它能够在宇宙的极远处沿着直线一直飞行。然后它就会抵达地球。在这个过程中, 它能够保留有关起源方向的信息。这些信息最终会被传递给科学家们来研究天体物理现象。

太阳每秒释放出来的中微子数量非常庞大, 可是来自遥远天空的高能中微子却特别少, 但是这里面却藏着极端加速过程的线索。

在1988年的时候, 波兰那边开了一个学术会, 在这次会议上，哈尔岑这个团队, 他们是第一次提出来, 说可以用南极的冰层这个东西, 来作为探测中微子的介质。

哈尔岑进行回忆活动, 当时并没有任何一个人能够确切地知道使用一点零立方千米的体积到底能不能捕捉到宇宙级别的中微子信号, 他把这样一个情况称呼为没有办法保证获得成功的那种冒险行为。

团队借鉴冰川学方法, 以高压热水在冰层中融出深孔, 再将串有光传感器的长缆逐一下放。

时间是2011年, 这个时候冰立方完成了它的部署工作, 在这个过程之中, 总共有5160个光传感器分布在了86条缆线上面, 而最主要的那个阵列所位于的位置, 是在深度达到1450米一直到2450米深的冰层下面。

当那个中微子在碰撞过程中撞击到了一个冰块中的原子核的时候, 它会使得这些带电粒子处在激发的状态之下。接着呢, 这些被激发的电荷会因为高速地穿行而辐射出那种叫做切伦科夫光的光线。随后这部分光线会被相应的传感器给接收下来, 最后再由传感器把这些接收到的光线给转换成电信号。

研究人员是通过光到达各个传感器的时间差, 从而估算沉积的能量, 并且反推中微子入射的方向, 这样就能够定位宇宙的源头。

在2013年这个年份里, 团队向外界报告了两个能量极高的中微子事件, 这样的行为是第一次提供了具有天体物理起源的高能中微子直接证据。

后续对数据进行的分析和确认工作, 最终找到了更多的那些确实来自大气层外部的中微子信号情况, 这就把宇宙射线在地面大气层里产生的背景干扰给有效地排除了出去。

星系NGC 1068被列为候选来源之一, 但是, 其证据方面的充分性目前还难以满足要求。另外, 在银河系内部出现的高能中微子信号, 到现在为止都还没有锁定住具体来自于哪一个源头。

诺贝尔物理学委员会委员的奥尔松他指出来, 冰立方这个事儿, 它把中微子天文学推进到了更高能量的那个段落里面去, 然后呢, 就这么样地, 为宇宙的观测打开了一个全新的视窗, 或者说全新的窗口。

现在大家都会觉得, 科学家下一个最有希望确定高能中微子真实来源的天体到底是哪一个? 欢迎大家在下面的地方留言来探讨一下这个问题, 要是你读完之后感觉挺有收获的, 就请点一点那个赞, 并且把它转发给那些同样对宇宙奥秘充满好奇的朋友。