KM3NeT 望遠鏡最新探測到一顆編號為 KM3-230213A 的宇宙中微子，其能量高達 220 PeV（拍電子伏特），約為可見光光子能量的 100 萬億倍，並且是過去探測到的最高能量中微子的 30 倍，成為有史以來最強的基本粒子之一。
宇宙中微子可能在宇宙射線源附近或射線傳播過程中產生，通過不穩定粒子的衰變形成。此外，大氣中宇宙射線的交互作用也會產生中微子，這些大氣中微子為宇宙中微子的探測帶來挑戰。
為探測宇宙中微子，大型中微子觀測站監測水或冰中的切倫科夫輻射，這些輻射是由中微子與探測器附近物質發生相互作用後產生的帶電粒子所引發。
「如此高能的中微子極為罕見，這項發現意義重大。」西雪梨大學（Western Sydney University）的 Miroslav Filipovic 教授表示。「這顆中微子是目前探測到的最強中微子，為宇宙中確實存在如此高能的中微子提供了關鍵證據。」
KM3-230213A 的探測依靠 KM3NeT 望遠鏡的先進技術，該系統利用光電倍增管捕捉中微子交互作用產生的光子。「KM3NeT 研究基礎設施包括位於地中海深處的兩個光學感測器陣列。」研究人員表示。
需極端宇宙環境如超新星爆炸或超大質量黑洞才能產生
「ARCA 探測器位於義大利西西里島 Porto Palo di Capo Passero 近海 3,450 公尺深處，適用於研究高能宇宙中微子。」
「ORCA 探測器則位於法國土倫近海 2,450 公尺深處，專門用於研究中微子震盪。」
雖然這些探測器仍在建設中，但已開始運行。KM3-230213A 事件記錄了超過 28,000 顆光子，為該中微子的宇宙起源提供了有力證據。「KM3NeT 能夠重建中微子的軌跡和能量。」西雪梨大學的 Luke Barnes 博士補充道。
「這類超高能中微子需要極端宇宙環境才能產生，例如超新星爆炸或超大質量黑洞。」研究人員認為，單一中微子事件難以確定其確切起源，未來將進一步觀測更多類似事件，以解析其來源與背後的天體物理過程。
「KM3-230213A 事件的能量遠超此前探測到的任何中微子，這可能意味著該中微子來自不同的宇宙加速器，或者是首個探測到的宇宙起源中微子，來自超高能宇宙射線與宇宙背景光子的交互作用。」
該研究已發表於 2025 年 2 月 12 日的《自然》（Nature）期刊。
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首圖來源：KM3NeT/ARCA (CC BY 4.0)
參考論文：