冰立方看见的中微子，第一次把源指到了具体星系

普通天文学靠光，射电靠更长的波，宇宙线靠粒子。光学望远镜能分辨一颗恒星的颜色，却看不见被尘埃裹住的核区；带电粒子更麻烦，走不了几光年就被磁场拐得不知去向。这个思路听起来简单，做起来极难。中微子既不带电，也几乎不与物质作用，它是唯一能带着方向、从致密环境里直飞出来的信使。

冰立方在南极 1 km³ 的冰层里布置了 5160 个光学模块，2013 年确认了河外中微子流；2017 年一个约 290 TeV 的事件在方向上与耀变体 TXS 0506+056 重合，当时该星系正处于伽马爆发期，这是第一次用中微子定位到具体天体，符合的显著性约在 3σ 量级。

中微子不带电，所以它记得自己从哪来

带电粒子在星际磁场里走的是曲线，走得越远越弯。中微子不受磁场影响，也不被星际尘埃吸收，从源到探测器基本是一条直线。

代价是它几乎不与物质作用。截面小到可以穿过整个地球而不留痕迹，所以探测器必须做得极大，才有机会等到一次相互作用。

中微子在冰中偶尔撞上原子核，产生 μ 子或电磁簇射。这些带电粒子在冰里超光速，发出切伦科夫光，被光学模块捕捉。

模块记录的是光到达的时间和强度。把多个模块的信号拼起来，可以重建粒子的方向和能量。冰的透明度和低温，让这套系统能稳定运行十几年。

2017 年 9 月，冰立方记录到一个约 290 TeV 的事件，方向误差约在 1 度以内。随后的光学与伽马观测发现，那个方向上的耀变体 TXS 0506+056 正处于活跃期。

方向符合、时间符合、能量也落在合理范围，三条证据叠在一起，才让「河外中微子来自活动星系核」从猜测变成了有具体对象的推断。但单个事件的统计显著性只有 3σ 量级，还不到「发现」的门槛。

2023 年，冰立方报告了来自银河系银盘方向的弥散中微子信号，显著性超过 4σ。这说明银河系本身也在产生高能中微子，与宇宙线在银盘内的传播相符。

但弥散意味着分辨不出单个源。银盘上的加速器太多、太密，中微子到达时已经叠在一起，只能看到整体的亮度分布。

观测证实高能中微子的事件率、能量分布、方向重建，以及 2017 年事件与耀变体的时空符合，都有公开数据支持；银盘弥散信号也已达到较高显著性。

理论预言源内质子与光子作用产生 π 介子、π 介子衰变给出中微子与伽马射线、振荡后味道比例约为 1:1:1。这些在探测之前就写进了模型。

尚未定论单个源的显著性是否足够，河外中微子的能量分布为何比预期偏软，伽马射线与中微子的能量收支能否对上。这些问题仍在修正。

中微子为什么这么难探测？

因为它只参与弱相互作用，截面比电磁作用小十几个数量级。要等到一次相互作用，需要公里级的探测体积和多年的运行。

冰立方能看到银河系吗？

能，但只能看到弥散的带。2023 年的结果说明银盘有高能中微子发射，但无法把信号分配给具体的源。

中微子和宇宙线是什么关系？

宇宙线在源内撞上光子或气体，产生 π 介子，衰变后同时给出中微子和伽马射线。三者是同一次加速过程的不同出口。