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翻譯：劉海牧
校對：尹天任 王茸
審閱: 繆征一
美編：李鳴晨
后臺：李子琦
原文鏈接：https://phys.org/news/2026-02-high-energy-neutrino-event-primordial.html
原初黑洞在太陽系中蒸發的示意圖。黑洞蒸發過程中釋放出的霍金輻射產生了一個高能中微子，與 KM3NeT 探測到的事件相符，同時還釋放出可能被 LHAASO 觀測到的伽馬射線。
圖片來源：Airoldi 等人
KM3NeT 合作組是一個大型科研團隊，負責運營位于地中海深海中的中微子望遠鏡網絡，旨在探測高能中微子事件。這類事件是罕見且瞬時發生的高能相互作用，涉及中微子——一種質量極其微小的粒子，有時也被稱為“幽靈粒子”。
近日，KM3NeT 合作組報告了一次極高能中微子事件，其能量約為 220 PeV（拍電子伏特）。這是迄今為止記錄到的能量最高的事件之一，其宇宙學起源尚未確定。
來自圣保羅大學和馬德里自治大學的研究人員開展了一項理論研究，探討了對這一極端中微子事件的一種可能解釋，即它起源于地球附近一顆原初黑洞的爆炸。
他們的論文發表在《物理研究快報》》(Physical Review Letters)上。研究表明，這一假設的可能性極低，并暗示該事件具有不同的天體物理起源。
“在 KM3NeT 事件公布之前，我們就已經在研究中微子和伽馬射線望遠鏡如何響應持續時間非常短（少于約一小時）的宇宙事件，”論文合著者 Yuber F. Perez-Gonzalez 在接受 物理學家組織網(Phys.org) 采訪時表示。
“對于這些短暫信號而言，事件發生的時間和其在天空中的位置都至關重要，因為中微子在到達探測器之前可能穿過不同厚度的地球介質，這會影響其被觀測到的概率。作為一個具體例子，我們關注的是原初黑洞的最終蒸發階段，該過程預計會產生一次短暫的高能粒子爆發。”
黑洞是否曾在地球附近爆炸？
當 KM3NeT 合作組首次宣布這一極高能中微子事件時，全球多個天體物理團隊立即著手確定其宇宙學起源。其中一些研究人員提出，該事件可能與附近一顆原初黑洞的爆炸有關。原初黑洞是一類在大爆炸后不久形成的微型黑洞。
Perez-Gonzalez 及其同事將此視為應用其正在構建的理論框架的一個機會。更具體地說，他們試圖確定：要產生觀測到的這一高能中微子事件，一顆原初黑洞需要在多近的距離發生爆炸？此外，這樣一次近距離爆炸還會產生哪些其他可探測信號？
“我們還希望檢驗，在考慮現實探測器靈敏度和觀測條件后，原初黑洞的解釋是否仍然自洽，”Perez-Gonzalez 解釋道。
“如果一顆原初黑洞在地球附近蒸發，它不僅會釋放中微子，還會釋放大量其他粒子，尤其是伽馬射線和宇宙射線。這意味著此類事件應當在多種類型的觀測設備中留下信號，而不僅僅是在中微子探測器中。”
研究人員指出，如果一顆原初黑洞在足夠接近地球的位置爆炸，從而產生所報告的高能中微子事件，那么它也應當產生可探測到的伽馬射線和宇宙射線信號。這些信號包括來自伽馬射線（即太空的電磁輻射爆發）以及宇宙射線（即高速運動的粒子流）。
“在我們的研究中，我們仔細考慮了不同觀測站在何時能夠實際觀測到相關天空區域，”Perez-Gonzalez 說。
“我們發現，如果確實發生了黑洞蒸發事件，位于西藏的一臺重要伽馬射線探測裝置——Large High Altitude Air Shower Observatory（LHAASO）——應當在 KM3NeT 事件發生前數小時就記錄到一個非常強的信號。然而并未觀測到這樣的信號，因此這一解釋的可能性大大降低。”
對未來中微子事件研究的啟示
Perez-Gonzalez 及其同事的最新論文強烈表明，KM3NeT 望遠鏡網絡探測到的這次中微子事件并不太可能與附近原初黑洞的蒸發（即逐漸縮小）或爆炸有關。未來的研究可以在此基礎上，探索該事件的其他可能天體物理解釋。
“我們工作的一個關鍵貢獻在于指出，對于持續時間極短的中微子事件，必須明確考慮不同探測器隨時間變化的視場范圍，”Perez-Gonzalez 表示。“對于瞬變事件，如果僅使用時間平均的靈敏度進行分析，可能會得出具有誤導性的結論。”
值得注意的是，這項研究也強調了將中微子觀測數據與其他類型的數據和測量結果結合分析的重要性。通過綜合所有這些信息，天體物理學家或許能夠在不久的將來，對這次超高能中微子事件以及其他罕見事件和相關宇宙學情景給出明確解釋。
“盡管 KM3NeT 事件不太可能由原初黑洞蒸發引起，但繼續尋找此類事件仍然極其重要，”Perez-Gonzalez 補充道。
“如果真的觀測到這樣的事件，將為霍金輻射這一現代物理學的基本預言提供直接證據。在此基礎上，我們也正在擴展這一理論框架，以探索未來的中微子和伽馬射線觀測是否能夠檢驗對黑洞蒸發標準圖景的偏離，或揭示超越標準模型的新物理跡象。”
責任編輯：楊伯順
牧夫新媒體編輯部
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