来源：科技眼
位于南极的冰立方中微子天文台（IceCube Neutrino Observatory）成功地探测到了七个神秘的“幽灵粒子”候选信号。这些信号被认为是天体物理学中的τ中微子，它们可能是高能天文事件和我们之间的重要信息传递者。
在标准模型中，中微子被认为是无电荷且没有质量的粒子。虽然实验表明中微子的质量非常小，但仍然是存在的。因为它们的质量极其微弱，这些粒子可以几乎以光速在宇宙中穿行。令人惊讶的是，正是因为中微子的这些特性，使得它们几乎不会与其他物质发生相互作用。假如你是中微子探测器，大约每秒有一亿个中微子穿过你，但你可能要等上百年，才能看到其中一个和你体内的粒子发生反应。这也是为什么中微子被称为“幽灵粒子”。
高能中微子通常产生于银河系边缘的极端物理事件，我们称它们为天体物理性中微子。这些中微子有三种“味”：电中微子、μ中微子和τ中微子。尽管这三种中微子都极为难以捕捉，冰立方天文台仍然成功探测到了它们。早在2013年，冰立方就首次捕获了这类中微子的信号。如今，科学家们似乎又发现了天体物理性τ中微子的存在，这可能是一种我们从未接触过的全新粒子。
“鉴于背景噪声极低，这次探测到的七个信号很可能是τ中微子，”本项研究的副负责人、宾夕法尼亚州立大学物理学教授道格·考恩在声明中表示。“这些天体物理性τ中微子的发现为冰立方之前的中微子信号提供了有力的验证。”
为了捕捉穿越地球的中微子信号，冰立方天文台利用了一种名为数字光学模块（DOMs）的金球探测器。这些金球被深埋在南极冰层下，整个天文台共有5160个DOM。每当中微子与冰分子发生反应，产生带电粒子时，这些粒子会释放出蓝色光，而这些光信号将被DOM记录下来。
当天体物理性τ中微子与冰分子反应时，所产生的粒子将带有独特的波长，产生特有的双峰信号。过去，冰立方天文台曾探测到类似τ中微子的信号，但道格·考恩为了确保准确性，决定进一步验证它们的真实性。
尽管冰立方能够“实时”检测到其他类型的中微子，τ中微子却非常难以捕捉。这些粒子需要在长达十年的数据积累中才能找到蛛丝马迹。因此，研究团队并未依赖人工寻找这些信号，而是使用了名为“图像分类优化卷积神经网络”的技术对2011至2020年间收集的数据进行了深度分析。
经过详细分析，研究团队最终发现了七个非常有可能是τ中微子的候选信号。尽管假信号的可能性并存，但考恩指出，假信号的概率极低，仅为三百五十万分之一。
目前的结果仅基于三串DOM探测器的数据，但未来的分析将包括更多来自冰层深处的DOM探测器。这将不仅提高τ中微子的探测数量，还将为科学家提供进行首次三代中微子震荡实验的机会。中微子震荡指的是中微子在长距离传输过程中改变其“味”的现象。
深入了解中微子震荡的过程对研究中微子的起源、它们为何能够在宇宙中穿行而不被影响以及震荡现象的机制具有重要意义。
总的来说，这一激动人心的发现可能为物理学开辟了新的研究领域，”道格·考恩总结道。
科学家现在知道，中微子在飞行过程中会发生“震荡”，即不同“味”的中微子会互相转化。例如，电中微子在探测时可能变为μ中微子或τ中微子。这一现象不仅证明了中微子具有质量，而且表明不同“味”的中微子质量是不同的。根据目前的宇宙学数据，三种“味”中微子的质量总和不到电子质量的百万分之一。
