每一秒，在可观测宇宙的某个地方，都会有一颗巨大的恒星坍缩 引发超新星爆炸 。据物理学家称，日本的超级神冈天文台现在可以探测到来自这些灾难的稳定中微子流 收集 ，这可能相当于每年一些发现。

这 微小的亚原子粒子 对于理解超新星中发生的事情至关重要：当它们从恒星塌缩的核心射出并飞过太空时，它们可以提供有关极端条件下可能发生的潜在新物理的信息。

关于最后一张 中微子 2024 在意大利米兰举行的会议上，东京大学物理学家Masayuki Harada透露，超新星中微子的第一个证据似乎来自超级神冈探测器每天从其他来源收集的粒子混沌，例如撞击大气层的宇宙射线和太阳的核聚变。东京大学物理学家、该实验（通常被称为 Super-K）的发言人 Masayuki Nakahata 表示，结果表明“我们已经开始观察到一个信号”。然而，Nakahata 警告说，在 956 天的观察中收集的支持数据仍然非常薄弱。

挥发性颗粒

中微子极其难以捉摸。大多数像光线穿过玻璃一样穿过地球，而 Super-K 只捕获了穿过它的一小部分。尽管如此，探测器仍有很大机会探测到来自超新星的中微子，因为宇宙中应该充满了中微子。恒星的塌缩释放出大量此类粒子（估计约为 10^58），天体物理学家将其称为弥散超新星中微子背景。

然而，到目前为止，还没有人能够证明这一背景。中微子只产生一次 清楚地追溯到一颗正在坍缩的恒星 – Nakahata 是 1987 年使用 Kamioka II 探测器（Super-K 的前身）发现这些粒子的研究人员之一。这一发现之所以可能，是因为超新星发生在大麦哲伦星云中，这是一个距离足够近的矮星系，爆炸恒星的中微子大量到达地球。

2018 年至 2020 年，Super-K 探测器（位于本州岛中部飞驒附近一公里岩石下的一个装有 5 万吨净化水的水箱）进行了简单但重要的升级，旨在提高其区分超新星中微子和其他粒子的能力。

当中微子（更具体地说，它的反粒子，反中微子）与水中的质子碰撞时，该质子可以转化为一对其他粒子：一个中子和一个反电子。反电子在水中高速移动时会产生闪光，这种光被水箱壁周围的传感器捕获。仅这种闪光就无法与各种其他来源的中微子或反中微子产生的光区分开来。

在升级过程中，科学家们在 Super-K 的水中添加了钆基盐。这使得反中微子撞击水时产生的中子被钆核捕获，释放出第二个特征性的能量闪光序列。寻找超新星中微子的 Super-K 物理学家寻找一系列快速的两次闪光，一次来自反电子，第二次来自俘获中子。

解开宇宙之谜

中畑说，真正的超新星信号需要几年的时间才能清楚地出现，因为双闪信号也可能来自其他中微子源，包括那些由宇宙射线撞击大气层引起的中微子源。但他补充说，到 Super-K 计划于 2029 年关闭时，它应该已经收集了足够的数据来做出可靠的声明。

一个 更大的实验称为 Hyper-Kamiokande 预计将于 2027 年左右完成，可以大幅改善 Super-K 的业绩。伦敦国王学院的物理学家、该项目的联合发言人 Francesca Di Lodovico 表示，最初，Hyper-K 将充满纯水，但“探测器的所有组件都设计为与钆兼容”，稍后可能会添加钆。

中畑说，表明数十亿年前发生的遥远超新星中的中微子仍然存在，将证实中微子是稳定的粒子，不会衰变成其他物质。这是物理学家长期以来一直怀疑但尚未能够证明的事情。

原田说，测量超新星中微子能量的全谱还可以揭示宇宙历史不同时期发生了多少超新星。此外，它还可以揭示有多少恒星坍缩形成了黑洞——这将阻止中微子的发射——而不是留下中子星。

Super-K 的数据仍然太微弱，不足以声称探测到，但探测到弥漫中微子的可能性“非常令人兴奋”，亚特兰大佐治亚理工学院的物理学家、南极冰立方中微子观测站的发言人伊格纳西奥·塔博阿达 (Ignacio Taboada) 说。 “中微子将为宇宙中恒星形成的历史提供独立的测量。”