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《The Astrophysical Journal》:迄今最高能中微子与伽马射线暴的关联
时间:2026-05-22   阅读次数:

近日,北京大学博士生王芮琪与郑州大学马伯强教授合作完成的研究成果《Correlation between Ultrahigh-Energy Neutrino KM3-230213A and Gamma-Ray Bursts》(超高能中微子KM3-230213A与伽马射线暴的关联研究)正式发表于国际著名天文期刊《Astrophysical Journal》(ApJ,影响因子5.4,Q1分区),为人类探索宇宙中最极端的高能天体物理现象提供了关键线索。

宇宙中,超高能中微子被誉为“宇宙信使”——它们不带电荷、几乎无质量,与物质相互作用极弱,能穿越浩瀚宇宙而不被磁场偏转、不被星际物质吸收,承载着宇宙最遥远、最剧烈天体事件的核心信息。而KM3-230213A,正是目前人类有记录以来能量最高的中微子事件。据悉,该中微子由国际KM3NeT合作组(由21个国家68家机构、约360名科研人员组成,致力于深海中微子探测)发现,其重构能量峰值高达220 PeV(1 PeV=10¹⁵电子伏),位于天图赤道坐标(J2000)为赤经94.3°、赤纬-7.8°。尽管这一极端高能事件震惊学界,但它的天体物理起源是未解之谜,成为高能天体物理领域的研究热点。

此前的初步研究已尝试探索该中微子与伽马射线暴(GRBs)的潜在关联——伽马射线暴是宇宙中最明亮、最剧烈的爆炸现象,其释放的能量在几秒内相当于太阳100亿年寿命的总能量,被认为是产生超高能粒子的重要候选源。同时,研究还纳入了洛伦兹不变性破缺(LV)的可能性——这一概念源于量子引力理论的预测,指爱因斯坦狭义相对论的基本假定在极端能标下可能不再成立,或会影响粒子传播特性,是当前基础物理与天体物理交叉领域的前沿方向。

在本次研究中,王芮琪、马伯强团队突破了以往研究的局限,开展了更全面、更严谨的关联分析。团队不仅系统梳理了所有潜在的伽马射线暴候选体,更重点考虑了中微子事件与各伽马射线暴本身固有的角不确定性,有效规避了此前分析中可能存在的偏差。研究的核心突破的在于,团队识别出了一组数量更多的与KM3-230213A相关联的伽马射线暴。在此基础上,针对每一个关联的伽马射线暴,团队进一步计算了洛伦兹不变性破缺标度,并创新性地整合了红移测量与中微子能量测定过程中的各类不确定性,极大提升了研究结果的可靠性与稳健性,为后续相关研究建立了更科学的分析范式。

洛伦兹不变性是现代物理学的基础框架,其破缺与否的验证的对于统一量子力学与广义相对论、理解量子时空结构具有重要意义。而本次研究通过超高能中微子与伽马射线暴的关联分析,为洛伦兹不变性破缺的探测提供了全新的观测视角,也为揭示超高能中微子的起源提供了关键线索。

作者简介:

王芮琪:北京大学博士生,主要从事超高能中微子天文学、天体物理与基础物理交叉领域研究,聚焦极端宇宙事件的观测与理论分析。

马伯强:郑州大学特聘教授,北京大学荣休博雅教授,长期深耕高能物理、天体物理领域,在量子色动力学、粒子天体物理学等方向有深厚研究积累,主持多项国家级科研项目,推动我国相关领域的科研发展。


发表文章链接:

Ruiqi Wang and Bo-Qiang Ma, ApJ 1003 (2026) 168,  

https://doi.org/10.3847/1538-4357/ae5f77


Gist.Science 平台对该成果的介绍:

https://gist.science/paper/2604.13879


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