马修·斯特雷特(明尼苏达大学)，费米国家加速器实验室 NOvA远探测器——NOvA实验中使用的两个粒子探测器之一——位于明尼苏达州北部
如果一颗超新星诞生在我们的星系中，这台14000吨的仪器将在几秒钟内看到数千个中微子
信用:赖达·哈恩，费米实验室 NOvA实验以使用费米实验室加速器的粒子束测量中微子振荡而闻名，它一直将目光转向天空，研究从超新星到磁单极子的各种现象
在很大程度上得益于现代计算能力，研究人员可以同时收集和分析这些课题的数据，以及美国宇航局的主要中微子项目的数据
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它所在的能源部费米实验室
NOvA研究的最引人注目的天体物理现象是超新星
当一颗大质量恒星坍缩时，它释放出99%的能量，产生一系列中微子
另1%成为可见的超新星，亮度足以超过整个星系
虽然中微子携带的能量远远超过被称为光子的光粒子，但难以捉摸的中微子更难观察到
每年都会发现数百颗可见光超新星，但自从中微子探测器时代开始以来，只有一颗超新星离我们足够近，可以通过它的中微子信号:SN 1987A，在我们银河系的一个卫星星系中被观测到
NOvA的两个粒子探测器——费米实验室的近探测器和明尼苏达州北部的远探测器——都能够探测超新星产生的中微子
每一个超新星-中微子信号看起来都比加速器产生的中微子束小得多，但是仍然可以观察到
如果一颗超新星诞生在我们的星系中，nova的14000吨远探测器将在几秒钟的爆发中看到成千上万的中微子，而300吨近探测器将看到几十个
在即将发表在《宇宙学和天体粒子物理学杂志》上的一篇新论文中，NOvA合作描述了将用于触发这种爆发的系统
由于附近超新星的稀有性和中微子数据的高价值，NOvA使用几个冗余系统来确保收集超新星数据
除了在自己的数据中连续实时搜索中微子爆发，NOvA还订阅了超新星预警系统(SNEWS)，这是一个中微子实验网络，当其中任何两个同时看到类似超新星的活动时，它会相互提醒
NOvA还订阅了Virgo处女座合作组织在观测到引力波事件时发出的警报，将每一个事件都视为有趣数据的潜在来源
因为引力波天文学是全新的，所以有很大的惊喜潜力
如果参宿四变成了超新星，nova远探测器中的数据看起来会和这个模拟事件显示中显示的相似
较大的黄色和橙色方块显示了对中微子的模拟响应，而较小的蓝色方块是噪声
信用:NOvA合作 解释大多数引力波事件——黑洞在真空中融合——的最简单模型并不能预测粒子的发射
但是如果黑洞融合在气体介质中，粒子会加速，可能会产生一个可观测的信号
解释一些引力波事件的其他更奇特的替代模型也可能产生NOvA可见的粒子爆发
另一个可能引发NOvA的场景是一个身份错误的案例，其中一个超新星被错误地认定为黑洞引力波事件
这次合作对NOvA可见的任何辐射进行了搜索，从超新星样的中微子到大到足以照亮整个远探测器的高能粒子簇射
到目前为止，利用2019年年中报道的24起引力波事件，NOvA没有发现任何信号迹象
这个结果出现在《物理评论D》
NOvA将继续调查报道的事件
随着引力波探测器的能力在未来几年迅速提高，将会有更多的机会参与新的发现
在离家更近的地方，NOvA的地下近探测器已经被用来检测地下宇宙射线μ子的季节性变化
宇宙射线是来自外太空的粒子，不断从天空中落下
它们与高层大气中的粒子碰撞，产生μ子
μ子的数量受大气条件的影响，夏季到达地下探测器的μ子总数较高
夏季密度较小的大气有利于μ子的产生，而冬季密度较大的大气往往会降低μ子母粒子的能量
NOvA是继其前身MINOS之后的第二个实验，观察到当成对的μ子同时到达，而不是孤立的μ子被计数时，这种季节性关联被翻转
这些在冬天更为常见，原因尚不清楚
NOvA还使用它的大型远探测器来寻找其他奇异的宇宙现象
在一篇关于arXiv的新论文中，合作报告了对磁单极子的研究
这些假设的粒子携带一个单一的磁荷——北极或南极，但不是两者都有
从来没有观察到，单极子的存在将有助于把物理学的基本理论联系在一起，并给描述电磁学的麦克斯韦方程带来令人满意的对称性
磁单极子可能是宇宙射线的一种罕见成分，NOvA far探测器是一种非常有能力的宇宙射线探测器，能够观察到详细的粒子轨迹
与大多数以前的中微子探测器和许多以前的单极探测器不同，它不在地下
这意味着，如果单极子被证明是相对较慢且较轻的粒子，它们将到达NOvA，这与以前搜索中使用的探测器不同
NOvA研究人员利用一小组早期数据，在以前从未搜索过的大范围内搜索单极子
他们什么也没看到，排除了大量轻量级单极子
他们将进一步检查数据，以收紧这些限制，或者，只是可能，发现难以捉摸的粒子
大自然的宇宙加速器继续为NOvA合作研究提供有趣的物理学
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