所有过往超新星留下的中微子，露出一丝微弱迹象
在可观测宇宙的某处，每秒都会发生几次恒星核心坍缩。每次坍缩预计释放巨大的能量，约10⁵³尔格（10⁴⁶焦耳），其中约99%由中微子带走——这种几乎没有质量的粒子能穿过几乎一切物质。然而，来自邻近超新星的中微子暴每个世纪只有几次。自从捕获到来自超新星 SN 1987A 的24个中微子以来，再次捕获超新星中微子一直是中微子天文学的核心目标。
自恒星开始形成以来所有坍缩的总和
还有另一条途径。把自恒星形成开始以来所有核心坍缩产生的中微子加起来，就得到弥散超新星中微子背景（DSNB）：一股从各个方向均匀到来的稳定通量。它的能谱——每种能量下有多少中微子——将揭示恒星如何坍缩、有多大比例的坍缩形成黑洞，以及星系的化学组成如何演化。
已有许多理论预测。人们在水探测器和液体闪烁体探测器中进行过搜寻，但迄今为止都没有发现显著的超出，而正如下文所示，这一次也仍然只是一个迹象。
先是闪光，然后是中子
坍缩会发射各种类型的中微子。大多数搜寻，包括这一次，都瞄准其中一种——电子反中微子（ν̄e），通过它与质子的反应：
ν̄e + p → e⁺ + n
质子变成一个正电子（e⁺，带正电的电子）和一个中子。在这里关心的能量范围内，大约10到30 MeV（百万电子伏），这一反应发生的可能性约为中微子从电子上弹开的一百倍。
超级神冈探测器（Super-Kamiokande，SK）是一个由光传感器监视的巨型水箱，位于日本岐阜县的神冈矿山中；本分析使用其中22.5千吨的水。快速带电粒子穿过水时会发出一个微弱的光锥，称为切伦科夫光：正电子发出的光锥由光电倍增管（即光传感器）记录下来。中子稍后被一个原子核俘获，原子核随即释放出第二次、更微弱的闪光：在纯水中约需200微秒；在水中溶入0.033%的钆——一种俘获中子能力强得多的金属——之后，约需60微秒。先看到闪光、再看到俘获——即“中子标记”——非常重要，因为预期信号每年只有几个事例。
六个阶段，5,003天
数据时间跨度为2008年10月到2026年3月：共记录5,003.0天，分为六个阶段。前两个阶段使用纯水。随后在水中溶入了硫酸钆：先是13吨，然后又加了26.1吨，使被钆俘获的中子比例从50%提高到75%。被标记的中子比例也随之提高：纯水中为10–30%，在最高浓度下为60–70%。2023年10月，探测器周围用于抵消地球磁场的线圈发生故障，使部分传感器变暗了191.8天，直到修复为止。
候选事例在六个阶段中不断累积：总数（蓝色）、恰好有一个被标记中子的事例（红色）和其余事例（绿色）；注入钆之后，红线变陡。——图4，Abe 等（2026），arXiv:2610.35619。
多出百万倍的冒充者
宇宙线μ子（电子的较重“表亲”，由宇宙线撞击高层大气产生）会把水中的氧原子核打碎成放射性同位素，在约20 MeV以下，它们的衰变数量最多可达预期信号的一百万倍。它们大多不发射中子，因此要求有一个中子就能把它们剔除。锂-9是例外：它衰变成一个电子和一个中子，完美复制了信号（半衰期：0.178秒）。
大气中微子是另一个陷阱。其中一些会把中子从原子核中撞出并释放伽马射线，伪造出“闪光加中子”的组合。另一些会产生一个μ子，μ子在几微秒内衰变成一个电子；再加上一个中子，这一对同样会模仿信号。新分析增加了：
- 一个针对这些伽马射线冒充者的机器学习过滤器，它保留了**89%**的真实信号（原来为79%），并把剩余的冒充者减半，从10%降至5%；
- 一种区分μ子衰变电子与钆俘获的方法，取代了过去会损失约10%信号的事例剔除；
- 更小的不确定度：这些大气事例的发生率不确定度为45%（原为70%），剩余锂-9的不确定度为30%（原为50%）。
有一项选择则走向了相反的方向。在纯水阶段，在并非恰好有一个被标记中子的事例中，拟合在测量能量15.5至21.5 MeV之间发现了一个额外的贡献，大小与那里预期的超新星信号相当——作者认为，这最有可能是他们的模型遗漏的宇宙线残余碎片。他们在所有阶段都把这类事例的阈值提高到21.5 MeV，而对恰好有一个被标记中子的事例，则把阈值从15.5 MeV降到11.5 MeV。这两项改动合在一起，损失了预期信号的13.9%。
2.6σ说明了什么，又没说明什么
最终拟合汇集了所有阶段、六个数据区域和七种成分：信号加上六种本底。采用一个信号形状的参考模型（Horiuchi 及其同事，2009年）：
- 最佳拟合通量：13.3 MeV以上每平方厘米每秒3.6（+1.6/−1.5）个反中微子，相当于在SK中每年4.8（+2.2/−2.0）个事例；
- 显著性：2.6σ；
- 仅钆阶段（1,653.7天）：2.2σ；仅纯水阶段（3,349.3天）：1.4σ——钆远为出色的中子标记能力，胜过了其运行时间较短的不足；
- 另外两种信号形状分别给出2.7σ和2.6σ；
- 该通量接近参考模型预测的2.1至3.9范围的上端。
2.6σ意味着什么？如果SK记录到的只有本底，完全没有超新星中微子，那么出现这样的数据是不太可能的：作者以**99.5%**的置信水平不支持这一“只有本底”的假设。这就是为什么他们称之为一个迹象——用他们的话说，这是该信号的第一个迹象——而不是一次观测。
每个通量值与数据的拟合有多差（黑色：所有阶段；虚线：各阶段单独）：曲线在3.6附近触底，在通量为零处升到2σ线与3σ线之间。——图5，Abe 等（2026），arXiv:2610.35619。
更粗略的计数，更弱的张力
一项不对信号形状作任何假设的交叉检验——只是把13.3至31.3 MeV之间带有一个被标记中子的候选事例数与预期本底相比较——给出的张力只有1.8σ。而在17.3 MeV以上，新的通量为每平方厘米每秒1.8（+0.8/−0.7），在不确定度范围内与该合作组此前仅用钆数据进行的搜寻所得的**1.4（+1.5/−1.2）**一致。