How big is 高能微中子?

高能微中子是帶有極高能量的微中子，例如那些從深空抵達地球的微中子。微中子是一種不帶電荷、質量幾乎為零的基本粒子。目前沒有任何實驗測量過微中子的大小，因此上方顯示的數字並非實測值。

大小

大小顯示為15介米，也就是1.5 × 10⁻²⁰公尺。1介米等於10⁻²¹公尺，也就是十億分之一乘以十億分之一，再乘以千分之一公尺。10⁻²¹表示1除以一個後面接21個零的數。本站並未說明這個高能微中子具有多少能量，而且無論能量高低，都沒有任何實驗測量過微中子的大小。

對夸克而言，實驗至少能設定一個大小的上限。但對微中子而言，物理學家甚至還沒有就「大小」該如何定義達成共識。彙整全球粒子測量數據的粒子數據組列出了一個稱為「微中子電荷半徑」的數值上限，同時也指出這個量的意義目前仍有爭議。

已經確知的是，微中子和其他物質產生交互作用的機率非常低。微中子只會感受到四種基本力中的兩種：弱力和重力。由於不帶電荷，它不會受到電力和磁力的推拉，也感受不到束縛夸克的強力。

大小比較

• 除了重力之外，微中子只能透過弱力影響其他粒子，而弱力的作用範圍大約只有10⁻¹⁸公尺，不到質子寬度（約1.7飛米，即1.7 × 10⁻¹⁵公尺）的千分之一。
• 大多數微中子會直接穿越整個地球（直徑1.2742萬公里）而不受阻擋。
• 碰撞機率會隨能量增加而提高。一個能量為40 TeV（40兆電子伏特，電子伏特是一種極小的能量單位）的微中子，平均要行進大約一個地球的寬度，才會被地球擋下。
• 為了捕捉少數確實發生交互作用的微中子，南極的IceCube探測器監測著一立方公里的冰層，其中懸掛了5160個光感測器，深度介於地表下1450公尺到2450公尺之間。

來自太空的微中子

2010年5月到2012年5月間，IceCube記錄到28次高能事件，遠多於地球大氣層粒子預期產生的大約11次。其中能量最高的兩次事件各帶有大約1 PeV，也就是1000 TeV的能量。2013年，IceCube團隊將這些事件報告為來自太空的高能微中子的證據。

2023年2月13日，位於西西里外海地中海、深度3450公尺處的KM3NeT望遠鏡ARCA探測器，記錄到一個估計能量約220 PeV的微中子。截至2026年，這是觀測到能量最高的微中子。這顆粒子所帶的能量，大致相當於一顆網球從6公分高處落下所具有的能量。

科學家認為，這類微中子來自宇宙中最劇烈的區域，例如超大質量黑洞周圍和爆炸中的恆星。在那裡，被稱為宇宙射線的粒子會被加速到極高的能量，並可能因此產生微中子。

微中子如何被捕捉

微中子是宇宙中數量第二多的粒子，僅次於光的粒子——光子。然而，微中子與物質交互作用的機率極低，正如OpenStax教科書《Astronomy》所說：「對微中子而言，地球比最薄、最乾淨的玻璃對光子還要透明。」要捕捉微中子，需要非常龐大的探測器。

IceCube和KM3NeT都監測著巨大體積的冰層或海水。當微中子真的撞上什麼東西時，會產生帶電粒子，這些粒子會發出一種稱為契忍可夫光的藍色光芒。感測器會記錄下這種光芒，物理學家再利用它來推算微中子的方向和能量。

參考資料

• KM3NeT detects the highest energy neutrino ever observed. KM3NeT Collaboration, 2025.
• Evidence for High-Energy Extraterrestrial Neutrinos at the IceCube Detector. M. G. Aartsen et al. (IceCube Collaboration), Science, 2013.
• Measurement of the multi-TeV neutrino cross section with IceCube using Earth absorption. M. G. Aartsen et al. (IceCube Collaboration), Nature, 2017.
• IceCube Detector. IceCube Neutrino Observatory, University of Wisconsin–Madison.
• Neutrino Properties. Particle Data Group, 2025.
• Limits on the effective quark radius from inclusive ep scattering at HERA. H. Abramowicz et al. (ZEUS Collaboration), Physics Letters B, 2016.
• The Standard Model. In University Physics Volume 3. OpenStax, 2016.
• Mass, Energy, and the Theory of Relativity. In Astronomy, 2nd edition. OpenStax, 2022.
• The Z boson. CERN.
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• Electron volt. NIST CODATA, 2022.
• Standard acceleration of gravity. NIST CODATA, 2022.
• Rules of Tennis 2026. International Tennis Federation, 2026.
• Earth Fact Sheet. NASA, 2024.