探测宇宙奥秘的可靠信使

神秘的中微子不仅本身蕴藏诸多的秘密，而且也是我们人类不可多得的帮助我们认识客观世界、宇宙、星系、地球、微观世界，甚至包括生命现象的可靠信使。这是什么原因呢？为什么天文望远镜、射电天文望远镜等现代光学和射电观察手段往往还必须让位于中微子探测设备——中微子望远镜呢？

澳大利亚新南威尔士州帕克斯天文台的64米口径射电望远镜

这原因不奇怪，就在于中微子奇特的超强穿透能力，再加上中微子在宇宙中无处不在，研究中微子可以携带种种信息，揭示浩瀚的太空深处各种星体的奥秘。在许多情况下，它是普通光学望远镜和射电望远镜都不可替代的。这些望远镜所探测到的都是不同天体发出的不同频段的电磁波的光子，如可见光、射频电磁波等。由于电磁相互作用强度较强，从星球内部发出的光很难穿过庞大的星球，我们现在所观测到的星光、太阳光只是星球、太阳表面发出的光，而它们内部发生的各种信息无法由这些光子所携带。只有中微子才能畅通无阻地将星球、太阳内部的信息带给我们。因此，揭开关于中微子的各个谜底，既是深入认识微观世界的需要，也是深入认识宏观世界的需要。

由于中微子可以携带星体内部的信息，因此，其应用之一就是探测宇宙中恒星、超新星等的起源和奥秘.例如：太阳中微子给我们带来的信息，充分证实了我们关于太阳内部核聚变机制，以及所谓太阳中微子标准模型的正确性。

超新星爆发是宇宙中最壮丽的景象之一。所谓超新星是某些恒星在演化接近末期时经历的一种剧烈爆炸。这种爆炸都极其明亮，过程中所突发的电磁辐射经常能够照亮其所在的整个星系，并可持续几周至几个月才会逐渐衰减变为不可见。在这段期间内一颗超新星所辐射的能量可以与太阳在其一生中辐射能量的总和相媲美。恒星通过爆炸会将其大部分甚至几乎所有物质以可高至十分之一光速的速度向外抛散，并向周围的星际物质辐射激波。这种激波会导致形成一个膨胀的气体和尘埃构成的壳状结构，这被称做超新星遗迹。

1987年2月23日格林尼治时间10时35分，南半球的几个天文台观测到大麦哲伦星云中一颗编号为SN1987A的超新星开始爆发。这消息公布后，几个有大型地下探测装置的实验室立刻查阅了数据记录磁带，发现在当天格林尼治时间7时35分左右总共捕获了24个来自超新星的中微子，记录下了十分珍贵的信息。中微子比光先到达地球是因为在星球内核引力坍缩的最初阶段温度激增至1011摄氏度，在高温下质子与电子合成中子而放出大量中微子。该反应产生强大的激波向外扩散，将星球外层物质加热到几十万摄氏度而导致爆发，发出大量的光辐射。这三个小时的时差就是激波从核心传到星球表面的时间。观察表明人们对于超新星的理论模型是正确的。

超新星SN1987A爆发前后

这次观测到超新星的爆发以后，天文学的一个新领域——中微子天文学诞生了。由于宇宙中存在大量的星际尘埃，对可见光和电磁波有较强的遮蔽作用，使我们无法探测遥远宇宙的奥秘。而中微子可以穿过大量的物质却几乎不发生任何反应，从而为我们带来了宇宙深处的中微子信息。比如虽然SN1987A爆发时我们只记录下了24个中微子，但却可以推算出这颗超新星爆发的总能量和爆发后形成的中子星的直径与质量。中微子的确是人类观察宇观世界、宏观世界和微观世界的强有力的媒介。