《觀測(cè)銀河系平面的高能中微子》，它是由IceCube合作組發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一項(xiàng)研究成果。這是一項(xiàng)具有里程碑意義的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樗堑谝淮沃苯幼C明了我們的銀河系是高能中微子的一個(gè)來(lái)源。

中微子是一種極難探測(cè)的粒子，因?yàn)樗鼈兒苌倥c原子發(fā)生碰撞。它們被稱為“幽靈粒子”，因?yàn)樗鼈兛梢源┩敢还饽旰穸鹊你U而不受影響。中微子可以由放射性衰變產(chǎn)生，例如在核反應(yīng)堆中，或者由高能粒子與原子碰撞產(chǎn)生。高能中微子的能量比恒星內(nèi)部的核聚變反應(yīng)產(chǎn)生的中微子能量高出數(shù)百萬(wàn)到數(shù)十億倍。

高能中微子已知主要來(lái)自于銀河系以外的星系，例如活躍星系等。但是研究人員長(zhǎng)期懷疑我們自己的銀河系也是一個(gè)源頭。例如，當(dāng)宇宙射線（接近光速運(yùn)動(dòng)的原子核）與塵埃和氣體碰撞時(shí)，它們會(huì)產(chǎn)生伽馬射線和高能中微子。以前的研究已經(jīng)探測(cè)到了來(lái)自銀河系平面的伽馬射線，所以科學(xué)家也期待從那里探測(cè)到高能中微子。雖然有過(guò)一些跡象，但是直到現(xiàn)在才得到了確鑿的證據(jù)。

這項(xiàng)新研究利用了位于南極阿蒙森-斯科特南極站的IceCube中微子觀測(cè)站。IceCube是嵌入在一千萬(wàn)噸冰中的第一個(gè)千萬(wàn)噸級(jí)中微子探測(cè)器。IceCube覆蓋了1立方公里的南極冰層，其中包含了5000多個(gè)光傳感器。這些設(shè)備用來(lái)觀察那些極少見(jiàn)的中微子與原子碰撞產(chǎn)生的獨(dú)特閃光。

研究團(tuán)隊(duì)專(zhuān)注于銀河系平面，他們分析了IceCube十年來(lái)收集到的6萬(wàn)個(gè)中微子。然而要從中識(shí)別出來(lái)自銀河系平面的中微子很困難，因?yàn)橛捎钪嫔渚€與地球大氣分子碰撞產(chǎn)生的背景中微子會(huì)干擾對(duì)更遠(yuǎn)處中微子的識(shí)別。為了克服這個(gè)挑戰(zhàn)，研究人員使用了人工智能技術(shù)來(lái)分析IceCube數(shù)據(jù)，這有助于排除大氣中微子，它們的產(chǎn)生往往會(huì)伴隨著其他可以被觀測(cè)站探測(cè)到的粒子。

通過(guò)比較不同的擴(kuò)散發(fā)射模型和僅包含背景假設(shè)，研究人員發(fā)現(xiàn)了來(lái)自銀河系平面的額外中微子信號(hào)，在4.5σ水平上具有顯著性。這一信號(hào)與銀河系內(nèi)伽馬射線發(fā)射的分布和預(yù)期相一致，表明銀河系內(nèi)存在著高能中微子的產(chǎn)生機(jī)制。研究人員還發(fā)現(xiàn)了來(lái)自銀河系中心區(qū)域的一個(gè)可能的中微子熱點(diǎn)，但是這個(gè)信號(hào)的統(tǒng)計(jì)顯著性不夠高，需要更多的數(shù)據(jù)來(lái)確認(rèn)。

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)對(duì)于理解銀河系內(nèi)部的高能粒子加速機(jī)制和宇宙射線起源有重要意義。它也為未來(lái)的中微子天文學(xué)提供了新的視角，因?yàn)殂y河系平面是一個(gè)復(fù)雜而多樣化的天體環(huán)境，其中可能存在許多未知的中微子源。此外，這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)也展示了人工智能技術(shù)在處理大量數(shù)據(jù)和提高探測(cè)靈敏度方面的潛力。

總之，這篇論文報(bào)道了一項(xiàng)突破性的研究，它是第一次直接觀測(cè)到來(lái)自銀河系平面的高能中微子。這些中微子可能來(lái)自于銀河系內(nèi)部的擴(kuò)散發(fā)射或者一些未知的點(diǎn)源。這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)為探索我們所在的星系和宇宙提供了新的線索和機(jī)遇。