神秘高能中微子信号：会是原初黑洞爆炸留下的“遗言”吗？

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翻译：刘海牧

校对：尹天任 王茸

审阅: 缪征一

美编：李鸣晨

后台：李子琦

原文链接：https://phys.org/news/2026-02-high-energy-neutrino-event-primordial.html

原初黑洞在太阳系中蒸发的示意图。黑洞蒸发过程中释放出的霍金辐射产生了一个高能中微子，与 KM3NeT 探测到的事件相符，同时还释放出可能被 LHAASO 观测到的伽马射线。

图片来源：Airoldi 等人

KM3NeT 合作组是一个大型科研团队，负责运营位于地中海深海中的中微子望远镜网络，旨在探测高能中微子事件。这类事件是罕见且瞬时发生的高能相互作用，涉及中微子——一种质量极其微小的粒子，有时也被称为“幽灵粒子”。

近日，KM3NeT 合作组报告了一次极高能中微子事件，其能量约为 220 PeV（拍电子伏特）。这是迄今为止记录到的能量最高的事件之一，其宇宙学起源尚未确定。

来自圣保罗大学和马德里自治大学的研究人员开展了一项理论研究，探讨了对这一极端中微子事件的一种可能解释，即它起源于地球附近一颗原初黑洞的爆炸。

他们的论文发表在《物理研究快报》》(Physical Review Letters)上。研究表明，这一假设的可能性极低，并暗示该事件具有不同的天体物理起源。

“在 KM3NeT 事件公布之前，我们就已经在研究中微子和伽马射线望远镜如何响应持续时间非常短（少于约一小时）的宇宙事件，”论文合著者 Yuber F. Perez-Gonzalez 在接受 物理学家组织网(Phys.org) 采访时表示。

“对于这些短暂信号而言，事件发生的时间和其在天空中的位置都至关重要，因为中微子在到达探测器之前可能穿过不同厚度的地球介质，这会影响其被观测到的概率。作为一个具体例子，我们关注的是原初黑洞的最终蒸发阶段，该过程预计会产生一次短暂的高能粒子爆发。”

黑洞是否曾在地球附近爆炸？

当 KM3NeT 合作组首次宣布这一极高能中微子事件时，全球多个天体物理团队立即着手确定其宇宙学起源。其中一些研究人员提出，该事件可能与附近一颗原初黑洞的爆炸有关。原初黑洞是一类在大爆炸后不久形成的微型黑洞。

Perez-Gonzalez 及其同事将此视为应用其正在构建的理论框架的一个机会。更具体地说，他们试图确定：要产生观测到的这一高能中微子事件，一颗原初黑洞需要在多近的距离发生爆炸？此外，这样一次近距离爆炸还会产生哪些其他可探测信号？

“我们还希望检验，在考虑现实探测器灵敏度和观测条件后，原初黑洞的解释是否仍然自洽，”Perez-Gonzalez 解释道。

“如果一颗原初黑洞在地球附近蒸发，它不仅会释放中微子，还会释放大量其他粒子，尤其是伽马射线和宇宙射线。这意味着此类事件应当在多种类型的观测设备中留下信号，而不仅仅是在中微子探测器中。”

研究人员指出，如果一颗原初黑洞在足够接近地球的位置爆炸，从而产生所报告的高能中微子事件，那么它也应当产生可探测到的伽马射线和宇宙射线信号。这些信号包括来自伽马射线（即太空的电磁辐射爆发）以及宇宙射线（即高速运动的粒子流）。

“在我们的研究中，我们仔细考虑了不同观测站在何时能够实际观测到相关天空区域，”Perez-Gonzalez 说。

“我们发现，如果确实发生了黑洞蒸发事件，位于西藏的一台重要伽马射线探测装置——Large High Altitude Air Shower Observatory（LHAASO）——应当在 KM3NeT 事件发生前数小时就记录到一个非常强的信号。然而并未观测到这样的信号，因此这一解释的可能性大大降低。”

对未来中微子事件研究的启示

Perez-Gonzalez 及其同事的最新论文强烈表明，KM3NeT 望远镜网络探测到的这次中微子事件并不太可能与附近原初黑洞的蒸发（即逐渐缩小）或爆炸有关。未来的研究可以在此基础上，探索该事件的其他可能天体物理解释。

“我们工作的一个关键贡献在于指出，对于持续时间极短的中微子事件，必须明确考虑不同探测器随时间变化的视场范围，”Perez-Gonzalez 表示。“对于瞬变事件，如果仅使用时间平均的灵敏度进行分析，可能会得出具有误导性的结论。”

值得注意的是，这项研究也强调了将中微子观测数据与其他类型的数据和测量结果结合分析的重要性。通过综合所有这些信息，天体物理学家或许能够在不久的将来，对这次超高能中微子事件以及其他罕见事件和相关宇宙学情景给出明确解释。

“尽管 KM3NeT 事件不太可能由原初黑洞蒸发引起，但继续寻找此类事件仍然极其重要，”Perez-Gonzalez 补充道。

“如果真的观测到这样的事件，将为霍金辐射这一现代物理学的基本预言提供直接证据。在此基础上，我们也正在扩展这一理论框架，以探索未来的中微子和伽马射线观测是否能够检验对黑洞蒸发标准图景的偏离，或揭示超越标准模型的新物理迹象。”

责任编辑：杨伯顺

牧夫新媒体编辑部

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