2016年12月6日，一个高能粒子以接近光速的速度从外太空飞向地球。这种粒子，一种电子反中微子，在南极冰原深处撞击了一个电子。这次碰撞产生了一个粒子，它迅速衰变成一团次级粒子，触发了冰立方中微子天文台(IceCube Neutrino Observatory)的传感器，杏耀主管这是一个埋藏在南极冰川中的大型望远镜。

 

冰立方观测到了Glashow共振事件，这一现象早在1960年就被诺贝尔奖得主物理学家Sheldon Glashow预测到了。通过这一发现，科学家们又一次证实了粒子物理的标准模型。它还进一步证明了冰立方的能力。冰立方利用嵌在南极冰层上的数千个传感器探测被称为中微子的几乎无质量的粒子，进行基础物理研究。研究结果发表在3月10日的《自然》杂志上。

 

1960年，在今天的丹麦哥本哈根尼尔斯玻尔研究所(Niels Bohr Institute)做博士后研究员的谢尔登•格拉肖(Sheldon Glashow)首次提出了这一观点。在那里，他写了一篇论文，预测一个反中微子——中微子的反物质孪生体——可以与一个电子相互作用，通过一种被称为共振的过程，产生一种尚未被发现的粒子。关键是反中微子必须有精确的能量才能产生这种共振。

 

当提出的粒子——负w玻色子最终于1983年被发现时，它被证明比格拉肖和他的同事在1960年预测的要重得多。Glashow共振需要一个6.3千兆电子伏能量的中微子，这几乎是欧洲核子研究中心大型强子对撞机所能产生能量的1000倍。地球上没有任何人造粒子加速器，无论是现有的还是计划中的，能够创造出具有如此大能量的中微子。

 

然而，星系中心的超大质量黑洞和其他极端宇宙事件的巨大能量，可以产生在地球上不可能产生的粒子。这种现象可能是2016年到达冰立方的反中微子的原因，该中微子以6.3 PeV的能量撞击地球，这与格拉肖的理论预测的完全一致。

 

“当他是一个博士后在尼尔斯·波尔,他从来没有想到,他的非传统的建议生产w减玻色子会意识到一个反中微子从一个遥远的星系撞到南极冰,“弗朗西斯·哈尔曾说,首席研究员的冰立方和威斯康星大学麦迪逊分校的物理学教授,冰立方的总部维护和操作。

 

冰立方2011年5月开始全面运作以来,天文台发现数以百计的高能中微子天体物理学和产生了许多重要的结果在粒子天体物理学,包括天体物理学的发现中微子流量在2013年和2018年首次识别天体物理学中微子的来源。Glashow共振事件因其极高的能量而值得注意。这是冰立方探测到的第三次能量大于5pev的事件。

 

这一结果是由三名科学家共同努力的结果:来自日本千叶大学(现就职于威斯康辛大学麦迪逊分校)的Lu Lu，来自威斯康辛大学麦迪逊分校的Tianlu Yuan，以及来自亚琛工业大学(现就职于慕尼黑工业大学)的Christian Haack。

 

Glashow共振探测是第一个被证明来自天体物理的单个中微子。它还展示了冰立方对多信使天体物理学的独特贡献，该物理学利用光、粒子和引力波来研究宇宙。这个结果也开启了中微子天文学的新篇章，因为它开始解开中微子和反中微子的纠缠。

 

“以前的测量对中微子和反中微子之间的差异并不敏感，所以这个结果是第一次直接测量到天体物理中微子流量的反中微子分量，”Lu说，他是这篇论文的主要分析者之一。