物理学家提出中微子产生新途径

来源：科技日报

包括美国加州大学洛杉矶分校、日本大阪大学以及东京大学卡弗里宇宙物理学与数学研究所在内的一个国际研究团队，通过研究NGC 1068（又名“乌贼星系”）的观测结果，提出一种全新的中微子产生途径。相关论文发表于最新一期《物理评论快报》。

        “乌贼星系”NGC 1068   图片来源：NASA官网

中微子是亚原子粒子，仅与引力发生极其微弱的相互作用，且能穿透物质。这使得它们比电子等其他粒子更难探测。位于南极冰层深处的立方中微子望远镜探测到了来自NGC 1068的高能中微子。

科学家通常认为，活跃星系中心发出的高能中微子源于质子与光子的相互作用，会产生强度相当的伽马射线。因此，高能中微子通常与高能伽马射线相伴出现。然而，NGC 1068的数据令人费解，其伽马射线辐射强度远低于预期，且光谱形状截然不同。科学家通常用传统模型，包括基于质子—光子碰撞的模型和星系热等离子体区域（即“日冕”）辐射模型来解释此类中微子信号，但这些模型存在理论局限性，因此科学家需要寻找新的解释。

此次，国际研究团队在论文中提出，NGC 1068产生的高能中微子主要源于该星系喷流中的氦核在强烈紫外线辐射下分解时中子的衰变。 当这些氦核与星系中心区域发出的紫外线光子碰撞时，会分裂并释放出中子，随后中子衰变为中微子。产生的中微子能量与观测结果相符。

此外，这些核衰变产生的电子与周围辐射场相互作用，产生的伽马射线强度与观测到的较低强度一致。这巧妙解释了为何中微子信号远超伽马射线辐射，也解释了中微子和伽马射线观测到的独特能谱。

这一突破有助于科学家理解活动星系中的宇宙射流如何在不伴随相应伽马射线辐射的情况下，发射高能中微子，为围绕超大质量黑洞（包括银河系中心黑洞）的极端复杂环境提供了新的认识。 此外，这一发现还证实了“隐藏”的天体物理中微子源的存在，由于它们的伽马射线信号微弱，此前可能未被注意到。 

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