XENONnT暗物质探测器捕获迄今最弱太阳中微子信号

9月1日消息，位于意大利格兰萨索国家实验室的XENONnT暗物质探测实验取得新进展。XENON合作研究团队宣布，该装置捕获到此前从未观测到的低能太阳中微子碰撞信号，将中微子探测能量阈值降至约17千电子伏特(keV)。研究团队分析认为，该信号仅为统计波动的概率低于百万分之一。

中微子是不带电、质量极小的基本粒子，可产生于太阳核心核聚变反应、超新星爆发以及反应堆核裂变等过程。由于中微子与物质相互作用极弱，大量中微子能够穿过地球，也使探测工作面临很高难度。传统中微子探测器通常关注碰撞中释放较大能量的事件，而XENONnT此次捕获的是能量极低的太阳中微子信号。

研究团队表示，此次低能太阳中微子碰撞释放的能量约为欧洲核子研究中心大型强子对撞机中质子碰撞能量的十亿分之一。探测到的信号主要来自太阳内部质子—质子(pp)聚变反应产生的中微子。该反应是太阳能量产生的重要过程，pp中微子也占太阳发射中微子的绝大多数。

XENONnT原本用于直接搜寻银河系中的粒子暗物质。其核心装置为双相氙时间投影室(TPC)，内部装有5.9吨超高纯度液氙，安装在意大利格兰萨索山脉地下约1400米处。该装置通过捕捉粒子与氙原子相互作用时产生的微弱光信号和电信号开展探测。

暗物质被认为约占宇宙全部物质的85%，但由于不发射也不吸收光，至今尚未被直接探测到。长期以来，暗物质实验不断降低本底噪声、提高灵敏度。此次结果显示，相关探测技术已经敏感到能够观测此前难以捕获的低能中微子信号。

研究人员同时指出，随着暗物质探测器灵敏度进一步提高，太阳中微子可能更频繁地出现在探测数据中，并成为暗物质搜寻中难以回避的背景因素。未来实验需要在更长时间内积累数据，并提高区分中微子信号与潜在暗物质信号的能力。