作者：D. Setton
位于南极阿蒙森-斯科特南极站的 IceCube 实验室。图片由 Sven Lidstrom, IceCube/NSF 提供 南极附近的一项庞大的中微子实验首次探测到了来自太阳系外的高能中微子。IceCube 探测器捕获的 28 颗中微子，其能量是爆发恒星产生的中微子的十亿倍，暗示着我们银河系之外存在着难以想象的强大天体源。这些中微子标志着一个令人兴奋的新兴领域——高能中微子天体物理学——的开端。该实验的首席研究员、威斯康星大学物理学家 Francis Halzen 说：“我无法预测未来，但我希望有一天它能像我们发现研究宇宙的新方法一样成功，比如射电天文学和 X 射线天文学。”
幽灵粒子
一根 IceCube 探测弦中的数字光学模块 (DOM) 正在被放入孔洞中。IceCube 探测器由 86 根 DOM 探测弦组成，当有中微子撞击冰时，它们会寻找光信号。图片由 Jim Haugen, IceCube/NSF 提供 由于中微子不带电且质量极小（并且不受强相互作用的影响，即结合原子核中质子和中子的相互作用），它们可以不受阻碍地从爆发恒星和黑洞附近抵达我们。因此，它们携带了本会在粒子反应中丢失的、来自遥远宇宙的信息。IceCube 使用埋藏在南极冰层下一英里处的数千个数字传感器，来探测中微子偶尔撞击冰分子时发出的光。它首次观测到目标是在 2012 年 5 月，当时探测到了两颗中微子，它们的能量是之前探测到的任何中微子能量的 1000 倍。这两颗中微子被昵称为“Bert”和“Ernie”，名字来源于《芝麻街》的木偶角色（因为它们的光信号呈长圆形和圆形），这促使 IceCube 团队重新检查了他们数据中相同能量水平的其他部分。最终，IceCube 团队发现了另外 26 颗高能中微子，其中大部分来自银河系之外。它们的具体来源尚未确定。
宇宙之问
IceCube 的传感器分布在大约一立方公里的纯净南极冰层中。图片由 IceCube/NSF 提供 随着 IceCube 在未来几年可能继续捕获高能中微子，它应该有助于解开天体物理学中一个百年之谜：高能宇宙射线来自哪里？这些“宇宙射线”主要由高能质子和其他原子核组成，不断地从深空轰击地球。有些粒子的能量是地球上最强大的粒子加速器所能达到的能量的 1 亿倍。这些粒子来自哪里？什么强大的宇宙引擎能够如此快速地加速粒子？没人知道。磁场会扰乱宇宙射线抵达地球的路径，使其来源无法追溯。而高能中微子可能就是关键。一旦 IceCube 捕获了足够多的此类中微子，科学家们就应该能够追踪到它们的来源。理论上，中微子可以直线穿越数十亿光年抵达地球，并指向制造它们的源头。而这个源头也可能是高能宇宙射线的来源。虽然一些人猜测是活动星系核，另一些人认为是伽马射线暴，甚至是衰变的暗物质，但 Halzen 表示，“我们可能会感到惊讶，找到一些没人想到的来源。”展望未来，他说：“事情可能会发展得很快，也可能会发展得很慢。”无论如何，长期以来被承诺和期望的高能中微子天文学时代，终于到来了。
