3500米深海藏著外太空的幽靈粒子,。在西西里島海岸約80公里外，地中海海面下3500米深處,，隱藏著一臺(tái)非同尋常的望遠(yuǎn)鏡,，這是建設(shè)中的立方千米中微子望遠(yuǎn)鏡（KM3NeT）的一部分。最近,，其科學(xué)團(tuán)隊(duì)宣布探測(cè)到了迄今能量最高的宇宙中微子,，這是人類在探索極端宇宙未知領(lǐng)域的重大進(jìn)展。相關(guān)研究已發(fā)表在2月12日的《自然》雜志上,。

立方千米中微子望遠(yuǎn)鏡由來(lái)自21個(gè)國(guó)家的300多名科學(xué)家和工程師共同打造,，包括兩個(gè)分別位于意大利西西里島和法國(guó)土倫附近的地中海海底的探測(cè)器，深度分別為3500米和2450米,。建成后,，它將由6000多個(gè)懸掛在漆黑深海中的光探測(cè)器組成，占據(jù)約一立方公里的海底空間,。深海環(huán)境使KM3NeT不受陽(yáng)光等普通光源的干擾,，電子、質(zhì)子等其他粒子在到達(dá)探測(cè)器之前也會(huì)被海水吸收,。因此,，只有難以捉摸的中微子能夠一路到達(dá)KM3NeT。

中微子是一種基本粒子,，不帶電且質(zhì)量極小，與物質(zhì)的相互作用非常微弱,，能夠穿透數(shù)千米的海洋,，甚至是整個(gè)地球。正因?yàn)檫@些特性,，中微子的探測(cè)極其困難,，常被稱為“幽靈粒子”。當(dāng)中微子穿過(guò)KM3NeT時(shí),，探測(cè)器會(huì)記錄下藍(lán)色閃光,，讓科學(xué)家了解粒子的速度和來(lái)源,。雖然大多數(shù)中微子都會(huì)悄無(wú)聲息地穿過(guò)探測(cè)器，但也有極少數(shù)中微子會(huì)偶然與水分子發(fā)生碰撞,，產(chǎn)生更多的其他粒子,。當(dāng)這些粒子穿過(guò)水時(shí)，可以激發(fā)藍(lán)色閃光,，能夠被KM3NeT上的光探測(cè)器探測(cè)到,。通過(guò)分析這種藍(lán)色閃光并測(cè)量每次閃光的時(shí)間，科學(xué)家可以還原中微子的原始能量和來(lái)源方向,。

2023年2月13日,，KM3NeT探測(cè)到了一個(gè)速度極快的中微子，能量達(dá)到220千兆電子伏特,，是之前探測(cè)到的任何中微子的30倍,。這種能量級(jí)別比太陽(yáng)中心的典型粒子高出100萬(wàn)億倍，是醫(yī)用X射線的1萬(wàn)億倍,，也是最危險(xiǎn)的放射性粒子的100億倍,。即便是地球上最大的粒子加速器，也無(wú)法產(chǎn)生能量為這顆中微子萬(wàn)分之一的粒子,。一顆粒子擁有如此高的能量實(shí)屬罕見(jiàn),。

中微子與物質(zhì)之間的相互作用非常微弱，為何一顆中微子會(huì)擁有如此強(qiáng)大的能量,？什么樣的宇宙事件能夠創(chuàng)造出這樣的粒子,？目前還不確定。超新星爆發(fā),、伽馬射線暴這類宇宙中的極端事件都可能產(chǎn)生高能中微子,。此外，星系中心的超大質(zhì)量黑洞在吞噬物質(zhì)時(shí)也可能產(chǎn)生高能中微子,。高能宇宙射線在穿越宇宙的途中還可能與光子發(fā)生碰撞,，從而產(chǎn)生高能中微子,。

此次探測(cè)到的高能中微子來(lái)自南天星空的某個(gè)位置,。若其源于極端爆炸或活躍星系核，理論上可用其他望遠(yuǎn)鏡追溯到源頭,。悉尼西部大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)正利用南半球最大的射電望遠(yuǎn)鏡——澳大利亞平方千米陣探路者（ASKAP）,，跟進(jìn)KM3NeT的探測(cè)結(jié)果。然而,，研究人員暫未發(fā)現(xiàn)與其對(duì)應(yīng)的明顯射電源,。盡管KM3NeT的建設(shè)工作尚未完成，但科學(xué)家探索極端宇宙的窗口正緩緩打開(kāi)，未來(lái)有望揭開(kāi)更多宇宙高能現(xiàn)象背后的秘密,。