宇宙中充斥着中微子，但肉眼是看不见的。这些亚原子粒子非常小——小到物理学家曾经认为它们根本没有质量——而且它们没有电荷。尽管每秒钟有数万亿个中微子穿过你的身体，但绝大多数它们都悄无声息地穿过。
然而，天文学家们渴望一窥中微子的身影。这是因为中微子是宇宙射线的产物，宇宙射线是持续不断地从四面八方涌入宇宙的神秘高能粒子。天文学家们不确定宇宙射线来自哪里，它们在飞行过程中如何表现，或者——在许多情况下——它们是由什么组成的。
中微子可以帮助研究人员找出答案，但他们首先必须看到这些粒子。直到现在，天文学家只证实他们已经发现了来自我们银河系之外的中微子。但在今天发表在《科学》杂志上的一篇论文中，一个由全球天文学家组成的团队宣布实现了一个长期以来追求的目标：首次探测到来自我们银河系本身平面的中微子。
“这是一个非常重要的发现，”一位未参与该论文的意大利萨勒诺大学天文学家Luigi Antonio Fusco说。
看到这些“幽灵”是一项艰巨的任务。中微子探测器一点也不像望远镜或射电望远镜。相反，该论文的作者们使用了一个钻入南极冰层一英里多深的孔阵列：IceCube中微子天文台。在这些深埋在冰冷黑暗中的竖井中，IceCube的探测器会观察中微子与物质碰撞时产生的粒子的光迹。
在水或冰中，光的速度大约只有其极限速度的四分之三。粒子可以比这更快地穿过这些介质（但不能比真空中的光速更快）。如果它们这样做，它们会发射出称为切伦科夫辐射的明亮光锥，这相当于音爆。一些中微子探测器，例如位于地中海底部的ANTARES，会探测水中的切伦科夫辐射。而IceCube则使用冰。
即使科学家们已经弄清楚了如何找到这些中微子，他们仍然面临另一个问题：噪声。中微子探测器会不断探测宇宙射线撞击上层大气产生亚原子粒子的结果。那么，如何在如此高能的“草堆”中找到那些“宇宙中微子”的“针”呢？
答案是通过检查方向。来自远方的中微子能量更高，更容易穿过我们的行星。如果你的探测器探测到一个似乎来自地下的中微子，那么它很可能来自太空，并穿过地球才击中你的探测器。
2013年，IceCube探测到了第一个宇宙中微子。在此后的几年里，他们已经能够将中微子源缩小到单个星系。威斯康星大学物理学家、IceCube合作成员Francis Halzen说：“我们现在已经探测了10年的星系外中微子。”
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但是，一个重要的来源却一直缺失：我们自己银河系内的中微子。天文学家认为，我们银河系的平面应该会产生大量的中微子。IceCube科学家之前曾试图寻找这些中微子，但他们从未能够自信地确定其来源。
“这次分析的变化在于我们真正改进了所使用的方法，”德国多特蒙德工业大学科学家、IceCube合作成员Mirco Hünnefeld说。
IceCube团队改进了他们的人工智能工具。如今的神经网络能够以前所未有的精确度从噪声中分辨出中微子。天文学家分析了2011年至2021年间收集的超过59,000个IceCube探测数据，并将其与中微子源的预测模型进行了比较。
因此，他们有信心认为，他们的探测结果可以用来自银河系平面的中微子，特别是来自银河系中心的粒子流来解释。
现在，天文学家希望能够将这些中微子真正发出的天空中的点缩小范围。更灵敏的中微子探测器可以帮助完成这项任务。IceCube将在本十年末进行升级，而新一代的中微子天文台——例如地中海的KM3NeT和俄罗斯贝加尔湖下的GVD——将扩展天文学家观察中微子的工具箱。
Fusco说：“IceCube的信号有点像弥漫的薄雾。我认为，有了下一代探测器，我们就能真正努力指出这个信号的个体来源。如果天文学家能做到这一点，他们就能更多地了解产生宇宙射线的来源，而这些来源可能是超新星。”
Halzen说：“只有宇宙射线产生中微子，所以如果你看到中微子，你就看到了宇宙射线源。中微子物理学的目标，最重要的目标，是解决这个已有100年历史的宇宙射线问题。”
Hünnefeld说：“这将帮助我们解开许多我们以前无法解开的宇宙之谜。”
