中微子,你從何處來?

你知道嗎？當你讀這篇文章的時候，一種微小的粒子正以每秒數以萬計的速度穿透你的身體——當然，你是感覺不到的，因為它們是一群非常孤僻的粒子，懶得跟構成你身體的原子打交道。

它們叫中微子，是宇宙中除光子之外最輕的一類粒子。這些粒子不帶電，跟普通物質幾乎不發生作用，所以非常難以捕捉。為了捕捉它們，科學家在南極冰下建造了世界上最大的中微子探測器——冰立方。冰立方的邊長達1千米，但即便如此，能被探測到的中微子也寥寥無幾。

已經探測到的中微子基本上都來自太空，其能量範圍非常廣，但我們迄今不知道它們起源於何處。

現在，兩位德國物理學家利用冰立方的數據，根據這些粒子的能量和到達地球的方向，建立模型來解釋它們的起源。他們認為，我們迄今探測到的中微子大致有4種起源。

能量最低的中微子產生於宇宙射線轟擊地球大氣層的時候。宇宙射線是一種能量很高的帶電粒子，它們在高空與大氣原子相撞，會產生大量中微子。

能量稍高的中微子，我們在南半球探測到它們的機會比北半球多。南半球朝向銀河系的中心，根據這一點，可以認為這些中微子可能起源於我們的銀河系。

能量再高一些的中微子，大多來自遙遠的星系。它們可能來自宇宙中普遍存在，但不太明亮的一類星系，如星暴星系。這類星系中，正在形成的恆星相對較多。比如在我們銀河系，現在正在形成的恆星平均每年僅有3個太陽質量，但在星暴星系，正在形成的恆星是銀河系的100倍以上。

以上3種起源基本上已把所有我們身邊的中微子囊括盡了。只剩一條「漏網之魚」：冰立方迄今只捕捉到一次超高能中微子。它的能量是前面提到的那些中微子能量的數萬倍。要攜帶如此大的能量，它必定誕生於宇宙中某些極端的環境中，如在超大質量黑洞附近。這種超高能中微子可能是宇宙射線與光子相撞，而不是與普通原子相撞時產生的。

中微子研究目前是粒子物理學的一個熱門。我們知道，粒子物理學的標準模型幾乎把微觀粒子的所有行為都解釋清楚了。為了讓物理學能繼續發展，人們必須突破標準模型。所以，如果有什麼現象是標準模型解釋不了的，那會讓物理學家很興奮。目前這種現象並不多見，但中微子質量不是零（標準模型預言是零）就是少數已知突破了粒子物理學標準模型的現象之一。