【文/ 观察者网专栏作者 徐令予】

刊登在最新一期《科学》杂志上的二篇有关中微子探测的论文受到了国际媒体的热情关注。新的发现发生在那遥远的地方，在真正的天涯海角——南极极点，在千年冻结的冰原之下，有一座称之为“冰立方”(IceCube)的中微子天文台。2017年9月22日该天文台的计算机测试到了能量高达300Tev的中微子，它比人类最强大的日内瓦大型强子对撞机产生的最大能级还要高30倍。

“冰立方”中微子天文台示意图，实验观测主设备在南极冰层的1公里以下，地面建筑是数据处理中心和办公室

当极高能量中微子到来时，冰立方实验的领导者卡尔教授(Albrecht Karle)正在威斯康星大学麦迪逊分校的办公室里为将要开始的南极之旅做准备。 冰立方每年检测到大约50,000个中微子，但其中只有大约10来个处于非常高的能量，这通常表明它们来自银河系之外的遥远星系。被称为IceCube-170922A的极高能中微子的出现让平日不苟言笑的卡尔教授兴奋不已，几分钟后冰立方天文台发出的特急警报传遍全球相关天文台，请求对该事件进行协同观测核对。

接到冰立方警报几天之后，在Kanata工作的日本天文学家田中教授从数据分析中意识到中微子的来源指向了一个称之为TXS 0506 + 056的星系，夹角仅差十分之二度。TXS 0506 + 056星系是四十年前德克萨斯州的射电望远镜首次观测到的，正确地说它属于耀变体(blazar)，这是一类极其活跃的星系，以其剧烈的辐射以及难以预测的行为而著称，耀变体的核心是一个超大质量的黑洞。

田中教授与费米伽马射线太空望远镜项目有合作，该望远镜每天扫描拍摄整个太空的伽马射线图像，十多年来积累了大量数据。田中搜索了费米太空望远镜的数据库，不查不知道，一看吓一跳，他发现TXS 0506 + 056星系自同年4月以来一直光芒闪耀。于是他立即发出了第二个警报，请求更多的天文台站对TXS 0506 + 056在伽马射线和可见光范围作更为详细的观察研究。

MAGIC (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov Telescopes)是世界上分辨率最高的高能伽马射线望远镜系统，它位于大西洋中加那利群岛，海拔约2200米，靠近非洲西北部，是西班牙飞地和自由港。得到警报后的几天里，MAGIC地区一直霪雨霏霏。等到云散雾开，MAGIC探测到了来自TXS 0506 + 056的伽马射线，能量高达400GeV。

请看图片2，图中右上角是图中央区的局部放大。粉红色小方块是TXS 0506 + 056星系的位置，兰色小园是费米太空望远镜对伽马射线源的定位区，黄色环线是MAGIC对伽马射线源的定位区，灰色环线是“冰立方”对中微子源的定位区。从天空到地上探测到的高能伽马射线与南极冰下探测到的高能中微子的发源区域高度重合，同时指向TXS 0506 + 056星系。

“冰立方”中微子天文台、费米太空望远镜和MAGIC伽马射线望远镜的观测数据显示高能中微子和伽马射线来源与TXS 0506 + 056星体位置高度重合。

随后全世界有关天文台的长枪短炮全都瞄准了TXS 0506 + 056星系，收集到了从伽马射线一直到可见光的各种频谱的电磁辐射。有多达18个天文台测到了明确的信号，详见图片3。

对应于高能中微子IceCube-170922A，全球有18个天文台探测到了来自TXS 0506 + 056的伽马射线和其它电磁辐射。图中三角体代表太空望远镜，小园球代表地面天文台，蓝色代表探测到信号，红色代表没有探测到信号。

冰立方中微子天文台位于南极极点，在冰川之下科学家们开凿出了86个深达2800多米的竖井。在每个竖井中悬放了电缆，电缆上联接了60个球型的数字光学传感器DOMs(Digital Optical Modules)。这些传感器从地面1500米以下依次排列直至深达2800米的竖井底部。位于地面1500米深处总共5160只传感器构成了冰立方中微子探测的主体，这个正六方体探测阵列的容积约为一立方公里，相当于北京水立方的一千倍，这中间的冰水足可灌满一百万个标准游泳池。整个项目化费2亿7千万美元，主要由美国国家科学基金会资助。