（Main）IceCube中微子觀測站在南極的冰層中（插圖）數字光學模塊檢測到的中微子相互作用和τ輕子衰變的光子圖（圖片來源：uux.cn/Jack Pairin/IceCube Collaboration）
（神秘的地球uux.cn）據美國太空網（Robert Lea）：天文學家利用深埋在南極冰層中的冰立方天文台，在流經地球時探測到了七種難以捉摸的奇異“幽靈粒子”候選者。這些信號表明這些粒子是天體物理學中的τ中微子；它們是強大高能天體事件和我們之間的重要信使。
中微子是以接近光速的速度在宇宙中爆炸的無電荷、幾乎無質量的粒子。奇怪的是，由於這些參數，中微子幾乎不會與任何東西相互作用。事實上，每秒鍾大約有100萬億個通過我們的身體。我們就是說不出來。如果你是一個人類大小的中微子探測器，你必須等待大約100年，中微子才能與你體內的粒子相互作用。因此，中微子被戲稱為“幽靈粒子”是有充分理由的
來自銀河係邊緣宇宙源的高能中微子被稱為“天體物理中微子”，有三種類型或三代：電子中微子、μ介子中微子和τ中微子。正如你所料，所有這些幻影粒子都是令人難以置信的難以捉摸，但把它們固定下來是冰立方的任務。2013年，該天文台首次探測到天體物理中微子，現在似乎特別探測到了天體物理τ中微子，它可以作為一種全新的宇宙信使。
賓夕法尼亞州立大學物理學教授、研究聯合負責人Doug Cowen在一份聲明中表示：“在數據中檢測到七個候選τ中微子事件，再加上極低的預期背景，我們可以聲稱背景極不可能合謀產生七個τ中微子冒名頂替者。”。“天體物理τ中微子的發現也有力地證實了冰立方早期發現的擴散天體物理中微子通量。”

IceCube的中微子探測數字光學模塊在它們被深埋在南極之下之前。（圖片來源：uux.cn/Kael Hanson/IceCube/NSF）
被困在冰下
為了在中微子穿過地球時探測它們，冰立方使用嵌入冰中的被稱為數字光學模塊（DOMs）的一串金球。該天文台總共有5160個DOMs深埋在南極冰層中，等待中微子與冰層中的分子相互作用並產生帶電粒子。這些帶電粒子在穿過冰時會發出藍光——DOMs記錄了這種光。
更具體地說，當高能天體物理τ中微子與分子相互作用時，它們會產生特征性的光發射，包括一個獨特的雙級聯事件，該事件會產生DOMs檢測到的兩個能級峰值。

雙脈衝波形表明DOMs已經探測到了τ中微子。（圖片來源：uux.cn/Jack Pairin/IceCube Collaboration）
過去，IceCube成功地捕捉到了這些τ中微子特征的誘人線索，但Cowen和同事們想真正精確定位這些難以捉摸的粒子。
IceCube可以“實時”檢測到其他中微子的味道，但該設施目前無法對τ中微子進行檢測。相反，尋找這些特殊的宇宙幽靈需要仔細研究十年的檔案數據。但是，該團隊並沒有完全由史酷比團隊自己獵殺這些幻影，而是訓練了所謂的“圖像分類優化卷積神經網絡”來篩選2011年至2020年間收集的近10年的冰立方數據，以尋找τ中微子特征。
這導致了七次強τ中微子候選探測。
該團隊保留了這些檢測是錯誤識別的結果的可能性，但Cowen解釋說，DOM檢測到的背景模仿該信號的幾率僅為350萬分之一。
目前的發現隻使用了三串DOM探測器，但未來的分析將更多地依賴於這些冰冷的金色珍珠。這不僅將增加探測到的τ中微子的樣本，還可以幫助科學家進行首次三代中微子振蕩研究。這就是中微子在穿越巨大的宇宙學距離時改變味道的現象。
了解中微子振蕩可能是確定這些幽靈粒子是如何產生的，是什麽事件首先使它們在太空中飛馳，以及它們隨著時間的推移過渡到下一代的原因的關鍵。
Cowen總結道：“總的來說，這一令人興奮的發現帶來了利用τ中微子揭示新物理的有趣可能性。”。
該團隊的研究發表在論文庫arXiv上，並已被《物理評論快報》雜誌接受發表。

(责任编辑：通州區)