南极“冰立方”探测到来自银河系平面的中微子

国际天体物理学合作项目“冰立方中微子天文台”的研究人员29日在《科学》杂志发表论文说，他们利用机器学习技术挖掘“冰立方”的观测数据，探测到了来自银河系平面的中微子信号。

中微子是一种不带电的基本粒子，在宇宙中大量存在，但极少与其他物质发生相互作用，难以探测。地球上绝大多数中微子由太阳与地球大气产生，相当少的一部分来自太阳系之外。理论上，宇宙射线撞击银河系中的星际物质会产生高能中微子，但其信号淹没在外来中微子的“背景噪音”中难以区分，这项研究中团队找到了具有统计显著性的信号。

“冰立方”位于南极的地下冰层中，主体是体积1立方千米的纯净冰块和数千个光学传感器。每时每刻都有大量中微子穿过地球，其中极少数会与冰块中的原子核碰撞，产生特殊的闪烁，光学传感器可以捕捉这些闪烁。

研究团队分析了“冰立方”在2011年5月至2021年5月之间记录到的约6万个高能中微子事件，与不同的理论模型对照，找到了来自银河系平面的中微子信号。银河系平面是一个盘状平面，集中了银河系的大部分质量，这里的星际物质密度比其他区域更大，与宇宙射线相互作用产生的中微子也就更多。

这项成果有助于追溯宇宙射线的来源，并为研究银河系提供新的观测窗口。宇宙射线是速度接近光速的亚原子粒子，主要是质子和氦原子核，还有少量重元素原子核，其确切来源尚不为人知。