物理學家提出中微子產生新途徑

科技日報北京5月13日電 （記者張佳欣）包括美國加州大學洛杉磯分校、日本大阪大學以及東京大學卡弗裏宇宙物理學與數學研究所在內的一個國際研究團隊，通過研究NGC 1068（又名“烏賊星系”）的觀測結果，提出一種全新的中微子產生途徑。相關論文發表於最新一期《物理評論快報》。

中微子是亞原子粒子，僅與引力發生極其微弱的相互作用，且能穿透物質。這使得它們比電子等其他粒子更難探測。位於南極冰層深處的立方中微子望遠鏡探測到了來自NGC 1068的高能中微子。

科學家通常認為，活躍星系中心發出的高能中微子源於質子與光子的相互作用，會產生強度相當的伽馬射線。因此，高能中微子通常與高能伽馬射線相伴出現。然而，NGC 1068的數據令人費解，其伽馬射線輻射強度遠低於預期，且光譜形狀截然不同。科學家通常用傳統模型，包括基於質子—光子碰撞的模型和星系熱等離子體區域（即“日冕”）輻射模型來解釋此類中微子信號，但這些模型存在理論侷限性，因此科學家需要尋找新的解釋。

此次，國際研究團隊在論文中提出，NGC 1068產生的高能中微子主要源於該星系噴流中的氦核在強烈紫外線輻射下分解時中子的衰變。

當這些氦核與星系中心區域發出的紫外線光子碰撞時，會分裂並釋放出中子，隨後中子衰變為中微子。產生的中微子能量與觀測結果相符。

此外，這些核衰變產生的電子與周圍輻射場相互作用，產生的伽馬射線強度與觀測到的較低強度一致。這巧妙解釋了為何中微子信號遠超伽馬射線輻射，也解釋了中微子和伽馬射線觀測到的獨特能譜。

這一突破有助於科學家理解活動星系中的宇宙射流如何在不伴隨相應伽馬射線輻射的情況下，發射高能中微子，為圍繞超大質量黑洞（包括銀河系中心黑洞）的極端複雜環境提供了新的認識。

此外，這一發現還證實了“隱藏”的天體物理中微子源的存在，由於它們的伽馬射線信號微弱，此前可能未被注意到。