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2023年2月13日,一道微弱的蓝光在漆黑的地中海海底一闪而过。这光转瞬即逝,但

2023年2月13日,一道微弱的蓝光在漆黑的地中海海底一闪而过。这光转瞬即逝,但它携带的信息,让物理学家们整整折腾了两年多。

这道蓝光来自一个中微子。

中微子极其孤僻,不带电,质量几乎为零,跟任何物质都几乎不发生作用。你此刻正被数以万亿计的中微子穿透身体,但你毫无感觉。它们像幽灵一样穿过你、穿过墙壁、穿过整个地球,径直飞向宇宙深处,仿佛世间万物都是空气。

为了抓住这样一个不爱搭理人的家伙,科学家在地中海三千米深的海底铺开了一张巨网,KM3NeT,立方千米中微子望远镜。它由多条垂向海床的探测链组成,每条链上挂着一串探测器,像倒悬在海中的巨型珠帘,默默等着那场几乎永远不会发生的相遇。

偏偏在2023年2月13日那天,有个中微子撞上了海水中的一个原子核。

这一撞,中微子与原子核发生反应,产生了一种叫缪子的粒子。缪子在水中的速度比光在水中的速度还快,激发出锥形蓝色光晕,像超音速战机突破音障时炸出的白雾。探测器立刻捕捉到这圈蓝光,反推出一个惊人的数字:肇事的那个中微子,能量高达220 PeV。

PeV是拍电子伏特,1 PeV等于1000万亿电子伏特。220 PeV就是22亿亿电子伏特。目前人类在地面上最强大的粒子加速器,欧洲核子中心的大型强子对撞机,能把单个质子加速到约7 TeV,也就是0.007 PeV。两相比较,这个中微子的能量是单个质子在对撞机中所能达到极限的30000多倍。

人类最强机器的极限,乘以30000。这就是我们在海底捡到的东西。

能量这么高的中微子从哪儿来?按理说,只有宇宙中最暴烈的事件才能制造出这种档次的粒子:超新星爆发、伽马射线暴、两颗中子星撞在一起的千新星等极端高能事件。中微子有一个关键优势:它不带电,宇宙磁场无法让它偏转。带电的宇宙线像被风吹乱的纸片,中微子更像一根笔直飞来的针,顺着它飞来的方向追过去,就有可能找到源头。但研究团队把这个中微子到来的方向细细排查一遍之后,筛选出了银河系内源、近宇宙源、瞬变源和河外源等几类候选,但始终无法锁定某一个具体天体。

于是另一个更惊人的可能性浮出水面:它可能根本不是某个天体直接喷出来的。

这件事要从宇宙大爆炸说起。大爆炸之后约38万年,宇宙冷却到一定程度,光子挣脱束缚,开始自由穿行。这些最古老的光子直到今天还在宇宙中弥漫,只是已经被膨胀拉长成微波,称为宇宙微波背景辐射。宇宙中还有一种叫做超高能宇宙线的东西,通常是质子或更重的原子核,以极其接近光速的速度满宇宙飞奔。当这样一颗超高速质子迎头撞上一粒大爆炸遗留下来的微波光子,碰撞的能量足以制造出一场粒子级的风暴,其中就包含能量高得离谱的中微子。这就叫宇宙成因中微子。

用大白话讲,这个中微子可能不是哪颗星星制造的,而是宇宙线与大爆炸余晖碰撞的产物,原料之一来自138亿年前,但碰撞本身可能发生在不太久远的过去。如果这一假说成立,它既可能帮助追踪超高能宇宙线的源头,也可能为研究它穿越过的宇宙空间提供线索。

但冷静下来讲,这桩公案还没有审完。研究团队在《自然》杂志上写道:这可能是人类第一次探测到宇宙成因中微子,但也可能来自与低能中微子不同类型的宇宙加速源。两种解释目前都说得通,证据链还不够定罪。他们目前能确定的是,这个中微子的能量异常之高,而它究竟来自哪类源头尚无定论。

KM3NeT正在扩建。更多的探测链将沉入地中海,把那张海底巨网扎得更密。网越密,抓到的中微子越多,方向定位也越准。到那时,这个孤立的异常也许会变成一类新信号的第一块拼图。

这个粒子已经做完了它能做的事。它从遥远宇宙抵达地球,在地中海深处撞出一瞬蓝光,然后消失。留下的数字是220 PeV,留下的问题还在继续发光。

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图一:这张插图展示了一个中微子与普通物质相互作用并释放出一个μ子的过程,图源:Nicolle R. Fuller/NSF/IceCube图二:KM3NeT,立方千米中微子望远镜,图源:KM3NeT Collaboration图三:高能中微子的一些潜在来源,图源:The KM3NeT Collaboration 2026, Credit: Nature (2025)

信源:Gough, Evan. "The most energetic neutrino ever detected could be primordial." Phys.org, edited by Lisa Lock, 24 Apr. 2026