1月3日塔斯社報道,俄羅斯天體物理學家在貝加爾湖-GVD(Gigaton Volume Detector)中微子觀測站的數據分析中取得了突破性進展。研究結果顯示,銀河系盤面產生了異常大量的中微子,這些中微子的能量超過了200 TeV(太電子伏特)。這一發現對地面觀測站關于此類粒子起源的現有觀點提出了挑戰。
相關研究成果已在arXiv.org上發表。論文中,科學家們指出,他們對貝加爾-GVD六年觀測數據的深入分析顯示,銀河平面發出了高濃度的天體物理中微子。這些測量結果與先前使用南極冰立方天文臺獲得的數據估計值相吻合,表明中微子的貢獻出乎意料地強烈。科學家們表示,銀河系進入高能中微子的背景通量與許多已建立的模型和理論相矛盾。
此次研究由俄羅斯科學院核研究所(Troitsk)首席研究員謝爾蓋·特羅伊茨基(Sergei Troitsky)領導的一組天體物理學家完成。他們專注于研究俄羅斯發現的超高能中微子的特性。貝加爾-GVD中微子望遠鏡自2015年開始建設以來,雖然當時仍在建造過程中,但已經記錄了來自太空的中微子數據。
科學家們解釋說,他們對超高能中微子的興趣源于兩年前在南極中微子觀測站IceCube的數據中發現,這些中微子是由銀河系內部的物體產生的。這與大多數粒子來源于遙遠的星系及其產生的宇宙射線的既定觀點不符。因此,他們決定對貝加爾-GVD觀測到的超高能中微子進行類似的分析。
從2018年至2024年,貝加爾-GVD天文臺共記錄了八束相似粒子同時穿過貝加爾湖,每束粒子的能量從214 TeV到1200 TeV不等。科學家們確定了這些粒子的源在夜空中的大致位置,并將其與使用費米望遠鏡數據編制的伽馬射線范圍內的夜空地圖進行了比較。結果發現,Baikal-GVD檢測到的高能中微子有很大一部分也起源于銀河盤。有99.97%的概率表明,這些粒子中的26%到49%(即百分之幾十)起源于銀河系。
這一觀察結果迫使科學家們重新審視現有的高能中微子形成理論和模型。在以往的理論中,銀河系僅占此類粒子的不到10%。因此,這一發現表明需要認真修改這些理論和模型。
貝加爾-GVD中微子望遠鏡旨在記錄和研究來自天體物理源的超高能中微子通量。科學家計劃利用這一裝置研究遙遠的過去宇宙中發生的巨大能量釋放過程。雖然以前已經記錄過來自太空的中微子,但科學家們現在才開始接近通過中微子通量來觀察宇宙歷史的想法。
貝加爾-GVD中微子望遠鏡是北半球最大的深水中微子望遠鏡,位于俄羅斯貝加爾湖湖底,距岸邊約3.5至4公里,水深750至1300米 。該望遠鏡由捷克、德國、波蘭、俄羅斯、斯洛伐克等多國科學家合作建造,自2015年開始建設,旨在記錄來自天體的超高能中微子流,研究地球物理學、水文學、淡水生物學現象以及宇宙的產生和進化過程。它利用水作為有效的觀測媒介,通過捕捉中微子與水相互作用產生的信號來探測這些難以捉摸的粒子,該望遠鏡由10個模塊集群組成,每個模塊集群有8個垂直的光探測元件,每個元件上有36個模塊。光學系統用于記錄中微子與水相互作用產生的μ介子的切倫科夫輻射。2023年,科學家計劃在10個集群中再增加兩個。未來幾年,該望遠鏡還將進行擴建。目前,貝加爾-GVD已成為全球中微子網絡(GNN)的重要組成部分,與南極的冰立方中微子望遠鏡(IceCube)和地中海的ANTARES/KM3NET等一起,共同探索宇宙的奧秘。
1998年,俄羅斯在貝加爾湖安裝了初始版深水中微子望遠鏡,并通過該望遠鏡測量了地球大氣層中產生的中微子。這項研究取得的成果促使美國在南極建造了“冰立方”中微子觀測站。2021年3月13日,貝加爾-GVD中微子望遠鏡在貝加爾湖正式啟動。