椭圆星系M87喷发出一条相对论性喷流。当该喷流指向地球时，该天体被归类为耀变体；这类天体被认为能够产生迄今观测到的最高能量的粒子。（图片来源：美国国家航空航天局（NASA）及哈勃遗产团队）

想象一下，接住一滴雨，却突然意识到它来自宇宙另一端的一场风暴。这大致相当于某次探测事件的尺度：当一个探测器沉入地中海深处时，记录到一个几乎难以置信的高能中微子穿过——其能量约为220拍电子伏（PeV），远超此前纪录一个数量级以上。

中微子被称为宇宙中的幽灵粒子。它们的质量几乎为零，不带电荷，与普通物质的相互作用极其微弱——自你开始阅读本文起，已有数十亿个中微子悄然穿过你的身体，而你却毫无察觉。即便要探测一个极高能量的中微子，也需要付出巨大努力，因此像KM3NeTARCA这样的探测器应运而生：它被锚定在西西里岛附近地中海海底，直接利用整片地中海海水作为探测介质。

KM3NeT光学模块布放装置（LOM）正被装载至佩拉吉亚号研究船。一根完整的探测器串已卷绕在LOM上。抵达海底后，该探测器串将展开至其全部长度。（图片来源：Edewolf）

这一信号令物理学家们震惊不已。在我们已知事件的目录中，没有任何一种现象能自然地解释这种极高能量的粒子。因此，KM3NeT合作组采取了任何优秀侦探都会采用的方法：从观测证据出发逆向推演，构建模拟并逐一检验各种假说，直至找到与数据相符的解释。

他们在《宇宙学与天体粒子物理学杂志》上发表的一篇新论文中提出的主要嫌疑对象是一类被称为耀变体的天体。耀变体是一种活动星系核，本质上是中心拥有超大质量黑洞的星系，该黑洞正在吞噬周围物质，并喷射出接近光速的等离子体喷流。耀变体的特殊之处在于其朝向——喷流几乎正对着地球，使其成为天空中最明亮、最极端的天体之一。

该团队模拟了一个真实的耀变体种群，并计算了此类种群所产生的中微子流量，随后将这些预测结果与实际观测数据进行了比对，所用数据不仅来自KM3NeT，还包括南极的冰立方（IceCube）中微子天文台以及费米伽马射线空间望远镜。尤为关键的是，他们还细致考察了这些探测器未观测到的现象。其他区域缺乏相应超高能中微子事例这一事实，对任何可能的物理解释都构成了严格的限制，而耀变体模型恰好满足这些限制条件。

一个重要的线索指向并非源于单一的剧烈事件。当深空发生灾难性事件（例如爆炸或耀发）时，通常会在多个波段同时产生光辐射爆发。然而，与该事件相伴的此类电磁对应体并未被探测到，这使得解释更倾向于一种弥散背景：并非某个天体发生了异常剧烈的现象，而是大量天体共同持续产生极高能粒子流，其中恰好有一颗粒子在恰好的时刻抵达了观测设备。

KM3NeTARCA探测器在地中海海底探测到的超高能中微子事件的可视化图像。彩色轨迹表示次级粒子在水中运动时产生的切伦科夫光，这些光被探测器的光学模块所记录（图片来源：KM3NeT）

当这一创纪录的中微子被探测到时，KM3NeT探测器仅运行了21条探测线，约为其最终完整规模的十分之一。待整个探测器全面投入运行并积累多年观测数据后，研究团队预计将开展更为深入和有力的分析工作。

目前，耀变体仍是主要的候选天体。倘若最终证实它们确实能够将粒子加速至如此高的能量，这将从根本上改变我们对宇宙中最极端天体引擎的认知。

超高能中微子可能起源于耀变体。

相关知识

中微子是一种基本粒子，质量极小，不带电，几乎不与普通物质发生相互作用，因此极难探测。它们在宇宙中大量存在，主要来源于太阳内部的核聚变反应、超新星爆发以及地球大气中的高能粒子碰撞等过程。

BY: Mark Thompson

FY: AI

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迄今探测到能量最高的中微子