互动科普

夜空中灿烂的星光，能为我们带来有关遥远宇宙边缘的信息。透过天文望远镜呈现在天文学家们眼前的璀璨星光中，隐藏着宇宙中令人惊异的演化过程。然而，星光提供的这幅画面并不完整，通常它只能反映天体表面闪耀的光芒。而这些蕴藏着巨大能量的天体的内部究竟是什么样，我们不得而知。幸运的是，在宇宙中不时“上演”的一些“极端爆发事件”，会以极高的速度发射出各种粒子，它们携带着有关这些“极端爆发事件”的第一手资料。科学家们正在研究这些粒子，以期通过它们，对天体内部有更好的了解。这是一个充满希望的全新研究领域。

一个多世纪以来，科学家都在通过捕捉被称为宇宙射线的粒子，搜集关于宇宙的信息。宇宙射线是由宇宙中的“爆发事件”抛射出的带电粒子（大多数是质子）。它们的能量很高，其中一些携带的能量相当于以时速90英里（约合145千米）飞行的网球。然而，想通过对宇宙射线进行反向追踪，找到其源头是不可能的，因为在它们抵达地球之前，磁场已经严重扭曲了这些带电粒子的飞行路径。

而中微子（质量很小的中性粒子）却不存在这个问题。中微子以其诡异的行为而闻名：它们能从宇宙中某次剧烈爆发的中心，不受干扰地射出，笔直地划过宇宙，丝毫不受影响地穿过地球大气层。这些特性让中微子成为了天文学里极佳的“信使”，不过关键是要能在它们抵达地球时捕捉到它们。

为此，科学家在南极洲冰层以下1英里（约1.6千米）深处，建造了一台名为“冰立方”（IceCube）的巨型中微子探测器，希望能捕捉到那些来自宇宙的中微子。今年早些时候，“冰立方”研究项目宣布已经发现了28例中微子事件，其携带的能量很高，表明它们肯定来自太阳系外。今年7月的《物理学评论快报》（Physical Review Letters）刊发了其中2例中微子事件，它们能量极高，比“大型强子对撞机”（Large Hadron Collider）中粒子的能量还要高几百倍。为了突显这两个中微子的与众不同，天文学家们还给它们起了名字：厄尼（Ernie）和伯特（Bert）。

关于这些高能中微子源自何方，众说纷纭：有人说，它们可能来自伽马射线爆发——这是一种瞬时的巨变，可以在很短的时间里，产生宇宙中最亮的闪耀；也有人说，它们可能源于恒星爆炸产生的激波；还有人说，它们可能是由所谓的“耀类星体”（由超大质量黑洞驱动的能量射流）产生；或者，厄尼和伯特就是暗物质的产物，那是一种构成宇宙大部分质量的未知物质；又或者，它们是某种更奇异现象的信号。

实际上，仅仅从这28例中微子事件中，科学家还无法获得太多信息。要找到这些高能中微子的源头，科学家们还有更多工作要做。“每个人都有自己的解读”，美国威斯康星大学麦迪逊分校“冰立方”粒子天体物理研究中心（IceCube Particle Astrophysics Center ）主任弗朗西斯·哈尔森（Francis Halzen）这样描述。不过，“冰立方”预计还将运行最少十年，也就是说粒子天文学的时代才刚刚开始。