微中子與振盪

微中子天文學(neutrino astronomy)

在整個歷史中,天文學都意味著捕捉光。可光會被吸收、散射、遮擋,所以它無法從最緻密、最劇烈的地方逃出來——太陽的核心、爆炸恆星的引擎、黑洞的周遭。微中子卻可以。正因為它們幾乎毫髮無損地穿過物質,它們能筆直地從這些隱秘的內部湧出,把原封不動的消息帶出來。微中子天文學,就是這門年輕的科學:建造望遠鏡來閱讀這些消息。

微中子望遠鏡不同於任何光學望遠鏡:它是一大團清澈的物質——南極一立方公里的冰,或者深海裡、礦井裡的一大罐水——裡面鑲嵌著成千上萬個光感測器。當那些罕見的來訪微中子之一終於與一個原子相撞時,會產生一個快速的帶電粒子,它那淡淡的藍色契忍可夫輝光被感測器捕捉到,讓物理學家得以重建這個微中子的方向和能量,從而反推它來自天空中的哪個方位。

這個領域已經交出了里程碑式的成果。人們偵測到了來自太陽的微中子,證實了它是靠核聚變發光的。1987 年,人們捕捉到了一陣來自鄰近星系一顆超新星的短暫爆湧——這是太陽系之外微中子天文學的誕生。更近些時候,南極的冰立方天文台偵測到了來自我們銀河系之外遙遠處的高能微中子,甚至把其中一些追溯到了特定的遙遠源頭,為我們打開了一扇真正嶄新的宇宙之窗,並匯入了多信使天文學——在那裡,微中子、光和重力波被一同解讀。

2017 年,冰立方捕捉到一個極高能的微中子,並迅速向全球的望遠鏡發出警報;它們轉向天空中同一塊區域,發現了一個正在爆發的遙遠星系,其中心有一個巨大的黑洞——這是宇宙微中子第一次被關聯到一個特定的源頭。

一個高能微中子,把天文學家指向了一個正在爆發的遙遠星系。

微中子望遠鏡大多向下看,而非向上看:它們把整個地球當作濾網,擋掉來自上方的宇宙線碎屑洪流,所以最乾淨的宇宙微中子往往是那些從地球底下穿上來的。

又稱
neutrino telescopes中微子天文微中子天文