物理學(xué)家提出中微子產(chǎn)生新途徑

原標(biāo)題：物理學(xué)家提出中微子產(chǎn)生新途徑

包括美國加州大學(xué)洛杉磯分校、日本大阪大學(xué)以及東京大學(xué)卡弗里宇宙物理學(xué)與數(shù)學(xué)研究所在內(nèi)的一個國際研究團隊，通過研究NGC 1068（又名“烏賊星系”）的觀測結(jié)果，提出一種全新的中微子產(chǎn)生途徑。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《物理評論快報》。

中微子是亞原子粒子，僅與引力發(fā)生極其微弱的相互作用，且能穿透物質(zhì)。這使得它們比電子等其他粒子更難探測。位于南極冰層深處的立方中微子望遠鏡探測到了來自NGC 1068的高能中微子。

科學(xué)家通常認(rèn)為，活躍星系中心發(fā)出的高能中微子源于質(zhì)子與光子的相互作用，會產(chǎn)生強度相當(dāng)?shù)馁ゑR射線。因此，高能中微子通常與高能伽馬射線相伴出現(xiàn)。然而，NGC 1068的數(shù)據(jù)令人費解，其伽馬射線輻射強度遠低于預(yù)期，且光譜形狀截然不同。科學(xué)家通常用傳統(tǒng)模型，包括基于質(zhì)子—光子碰撞的模型和星系熱等離子體區(qū)域（即“日冕”）輻射模型來解釋此類中微子信號，但這些模型存在理論局限性，因此科學(xué)家需要尋找新的解釋。

此次，國際研究團隊在論文中提出，NGC 1068產(chǎn)生的高能中微子主要源于該星系噴流中的氦核在強烈紫外線輻射下分解時中子的衰變。

當(dāng)這些氦核與星系中心區(qū)域發(fā)出的紫外線光子碰撞時，會分裂并釋放出中子，隨后中子衰變?yōu)橹形⒆?。產(chǎn)生的中微子能量與觀測結(jié)果相符。

此外，這些核衰變產(chǎn)生的電子與周圍輻射場相互作用，產(chǎn)生的伽馬射線強度與觀測到的較低強度一致。這巧妙解釋了為何中微子信號遠超伽馬射線輻射，也解釋了中微子和伽馬射線觀測到的獨特能譜。

這一突破有助于科學(xué)家理解活動星系中的宇宙射流如何在不伴隨相應(yīng)伽馬射線輻射的情況下，發(fā)射高能中微子，為圍繞超大質(zhì)量黑洞（包括銀河系中心黑洞）的極端復(fù)雜環(huán)境提供了新的認(rèn)識。

此外，這一發(fā)現(xiàn)還證實了“隱藏”的天體物理中微子源的存在，由于它們的伽馬射線信號微弱，此前可能未被注意到。（記者張佳欣）