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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。
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