地中海深处出现了一项突破性的发现：KM3NeT探测器发现了迄今为止观测到的能量最高的中微子，其能量达到了惊人的220 PeV。

这一单一事件提供了令人信服的证据，证明宇宙中存在这样的高能中微子，为天体物理学开辟了一个新的前沿。中微子几乎没有质量，也没有电荷，难以捉摸，这使得它们的探测成为一项不朽的壮举。由于KM3NeT望远镜只有一小部分在运行，这一发现暗示了多信使天文学的更大突破。

破纪录的中微子发现

2023年2月13日，科学家们使用位于深海的KM3NeT中微子望远镜的ARCA探测器探测到了一个非同寻常的事件。一个估计能量为220 PeV（220亿电子伏特）的中微子被记录下来，这使它成为迄今为止观测到的能量最高的中微子。这一发现提供了宇宙中存在如此极端能量的中微子的第一个证据。经过两年的细致分析，KM3NeT国际研究团队于2025年2月12日在《自然》杂志上发表了这一发现。

这一事件被确定为一个μ介子穿过整个探测器，触发了超过三分之一的有源传感器的信号。其轨迹的陡峭角度，加上其巨大的能量，强烈表明它起源于探测器附近相互作用的高能宇宙中微子。

开启中微子天文学的新篇章

“KM3NeT已经开始探测一系列的能量和灵敏度，在这些范围内，探测到的中微子可能来自极端的天体物理现象。这是第一次探测到数百PeV的中微子，开启了中微子天文学的新篇章，打开了一个新的宇宙观测窗口，”Paschal Coyle评论道，他是KM3NeT在探测时的发言人，也是法国国家科学研究中心-马赛粒子物理中心的研究员。

高能宇宙是灾难性事件的领域，比如在星系中心吸积超大质量黑洞，超新星爆炸，伽马射线爆发，所有这些都还没有完全理解。这些强大的宇宙加速器，产生被称为宇宙射线的粒子流。一些宇宙射线可能与源周围的物质或光子相互作用，产生中微子和光子。在最具能量的宇宙射线穿越宇宙的过程中，一些宇宙射线也可能与宇宙微波背景辐射的光子相互作用，产生极具能量的“宇宙成因”中微子。

中微子：宇宙的幽灵信使

“中微子是最神秘的基本粒子之一。它们没有电荷，几乎没有质量，与物质的相互作用很弱。它们是特殊的宇宙信使，给我们带来了有关最具能量现象的机制的独特信息，并使我们能够探索宇宙的最遥远的地方，”Rosa Coniglione解释说，他是KM3NeT在探测时的副发言人，意大利INFN国家核物理研究所的研究员。

尽管中微子是宇宙中仅次于光子的第二丰富的粒子，但它们与物质的弱相互作用使得它们很难被探测到，并且需要巨大的探测器。目前正在建设的KM3NeT中微子望远镜是一个巨大的深海基础设施，分布在两个探测器ARCA和ORCA上。在其最终配置中，KM3NeT将占据超过一立方公里的体积。KM3NeT使用海水作为中微子的相互作用介质。它的高科技光学模块可以探测到切伦科夫光，这是一种蓝色的光，是中微子相互作用产生的超相对论粒子在水中传播时产生的。

前所未有的中微子探测精度

“为了确定这个中微子的方向和能量，需要对望远镜进行精确校准，并使用复杂的轨道重建算法。此外，这次非凡的探测仅用探测器最终配置的十分之一就实现了，这表明我们的实验在中微子研究和中微子天文学方面具有巨大的潜力，”荷兰Nikhef国家亚原子物理研究所的研究员、KM3NeT物理和软件经理Aart Heijboer评论道。

ARCA：凝视极端宇宙

KM3NeT/ARCA（深渊中宇宙的天体粒子研究）探测器主要致力于研究宇宙中最高能量的中微子及其来源。它位于3450米深，距离西西里岛波托帕洛角海岸约80公里。其700米高的探测单元（DU）锚定在海床上，相距约100米。每个DU配备18个数字光模块（DOM），每个模块包含31个光电倍增管（PMT）。在其最终配置中，ARCA将包括230个DU。收集到的数据通过海底电缆传送到国际核科学研究所南方国家实验室的海岸站。

ORCA：解开中微子的秘密

KM3NeT/ORCA（深渊中的Cosmics振荡研究）探测器被优化，以研究中微子本身的基本性质。它位于2450米深处，距离法国土伦海岸约40公里。它将由115个DU组成，每个DU高200米，间隔20米。ORCA收集的数据被发送到La Seyne Sur Mer的海岸站。

粒子物理学的不朽壮举

“KM3NeT的规模，最终包括大约一立方公里的体积，总共大约20万个光电放大器，以及它在地中海深渊的极端位置，证明了推进中微子天文学和粒子物理学所需要的非凡努力。探测到这一事件是许多国际工程师、技术人员和科学家团队巨大合作努力的结果，”探测时的KM3NeT技术项目经理、法国CNRS天体粒子和宇宙学实验室的研究工程师Miles Lindsey Clark评论道。

寻找更多的超高能量中微子

这种超高能量中微子可能直接来自一个强大的宇宙加速器。或者，它可能是第一次探测到宇宙中微子。然而，基于这个单一的中微子，很难得出它的起源。未来的观测将集中于探测更多这样的事件，以建立更清晰的图像。KM3NeT正在进行的扩展，增加了更多的探测单元，并获得了更多的数据，这将提高其灵敏度，增强其精确定位宇宙中微子源的能力，使其成为多信使天文学的主要贡献者。

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