经过14年监听，超级神冈探测器捕捉到宇宙中所有超新星的”低语”
特色图片： 超级神冈探测器内部，展示5万吨超纯水与光电倍增管排列；图片来源：神冈观测所、东京大学宇宙线研究所
在日本一座山的深处，一个装有5万吨超纯水的储罐探测到了此前没有任何人造仪器捕捉到的东西：过去130亿年间在超新星爆发中死亡的每颗大质量恒星的集体低语。
超级神冈实验埋藏在神冈观测所地下1000米处，在分析了14年的观测数据后，它识别出了漫射超新星中微子背景（DSNB）的首个信号。该结果于6月25日在加州大学尔湾分校举办的Neutrino 2026会议上公布。
中微子是宇宙中第二丰富的粒子，但它们几乎不与普通物质发生相互作用。这些不带电、质量近零的”幽灵粒子”以接近光速的速度在太空中穿行，每秒大约有100万亿个穿过每个人的身体。在人的平均一生中，大约只有一个中微子会与物质发生相互作用。
十亿年的恒星死亡
核坍缩超新星发生在质量远大于太阳的恒星耗尽核燃料、核心突然坍缩并引发冲击波撕裂外层之时。每次这样的爆发都会短暂地照亮整个星系，并留下中子星或黑洞。关键的是，这些事件还会释放出大量中微子，带走爆发的大部分能量。
DSNB是自首批恒星形成以来，可观测宇宙中发生的每次核坍缩超新星所积累的中微子通量。超新星在宇宙某处每秒发生数次，因此背景是连续的。但它也极其微弱，这就是研究人员称之为低语而非呐喊的原因。
“漫射超新星中微子背景自超级神冈项目启动以来一直是一个长期追求的目标，”东京大学的关谷洋之表示。”观测到全球首个迹象是一项意义深远的成就。”
探测通过切伦科夫辐射进行：当中微子偶尔与水分子相互作用时，会产生微弱的蓝色闪光，储罐的1.3万个光电倍增管可以记录到这些闪光。14年间，研究团队积累了足够多的事件，从而在统计上从背景噪声中分离出DSNB信号。
低语告诉我们的信息
这一探测证实，研究人员现在可以研究宇宙时间尺度上恒星死亡的完整历史。DSNB携带着关于超新星爆发率、产生它们的恒星类型以及它们发生环境的信息。它还有助于科学家理解宇宙是如何变得富含比氢和氦更重的元素，那些在恒星爆炸中锻造并散布到星系中的金属。
目前的信号仍处于统计显著性的门槛，研究团队提醒，完全确认需要更多数据。未来的工作将把超级神冈的持续观测与其后继者，目前在日本建设的体积更大的超级神冈探测器，结合起来。
“超级神冈将继续与其后继探测器超级神冈一起采集数据，以在未来合作研究中进一步提高灵敏度，”东北大学的芦田洋辅表示。
目前，人类已经听到了130亿年恒星暴力的幽灵般背景嗡鸣，它正如同物理学所预测的那样微弱。
婷 翻译