分析五千八百二十八个中微子候选事件——深海望远镜为检验相对论提供新结果

欧洲立方千米中微子望远镜（KM3NeT）国际合作组利用位于地中海深处的KM3NeT/ORCA中微子望远镜，分析了5828个大气中微子候选事件。结果显示，爱因斯坦相对论再次经受住了考验。研究团队没有发现任何违背洛伦兹不变性的迹象，并为可能存在的偏离设定了新的实验上限。相关研究结果发表于新一期《宇宙学与天体粒子物理学杂志》。

洛伦兹不变性是爱因斯坦相对论的核心原则。一些试图统一引力与量子物理的理论提出，时空可能并非连续，而是由极小的离散单元构成，这可能导致洛伦兹不变性被破坏。因此，检验这一原则也是探索量子引力的一种途径。

中微子很少与物质发生相互作用，能够穿过地球并传播极长距离，还会在传播过程中从一种“味”转变为另一种“味”，即发生中微子振荡。科学家可以精确预测这种转化的概率，观测结果若偏离预测，就可能提示新物理现象。KM3NeT合作组是多国合作建设的分布式海底中微子探测装置，由ARCA和ORCA两个探测器组成。其中ARCA位于地中海海底3450米深处，ORCA位于地中海海底2450米深处，通过捕捉中微子与水作用产生的切伦科夫光进行探测。

此次，团队使用ORCA最初6个探测单元在1.4年间收集的数据，将中微子的能量和到达方向与理论预测进行比较。尽管当时探测器仍处于建设初期，所得结果已可与冰立方、超级神冈等长期运行的实验相竞争。除设定新的效应上限外，研究还首次直接限制了涉及μ子和τ子两种中微子及其振荡方式的某些洛伦兹不变性破缺效应。

目前，ORCA仍在扩建。团队表示，更多数据和更大的探测器将帮助寻找更微弱的效应。未来，他们还希望把研究扩展到KM3NeT/ARCA。该装置主要观测来自遥远天体源的高能中微子，而一些破缺效应可能在更高能量和更长传播距离下更加明显。不过，现有天体物理中微子事件数量尚不足以开展这项分析。

高能中微子研究的重要性近期也得到认可：2026年诺贝尔物理学奖授予弗朗西斯·哈尔岑，以表彰他对冰立方中微子天文台及发现来自太空的高能中微子所作的开创性贡献。

总编辑圈点

爱因斯坦的相对论又赢了一局。这一次，担任“裁判”的是藏在两千多米深海底的ORCA中微子望远镜。它的裁判标准，是相对论的基石之一——洛伦兹不变性，也就是检验物理定律是否在宇宙任何地方、对任何匀速运动的观察者都一视同仁。之所以请中微子来当“检验员”，是因为倘若在极微小尺度上时空并非光滑如一、洛伦兹不变性发生改变，那么中微子振荡就会出现异常。结果，“裁判”没有发现任何异常的蛛丝马迹。这一结果看似平平无奇，实则是对爱因斯坦相对论的又一次致敬。