南極冰下突然射出兩個神秘物質，由宇宙中根本不存在的東西發射！

位於地球「底部」的南極洲遠離塵世，冰天雪地，沒有人類活動的干擾，因而成為世界各國科學家們探索宇宙奧秘的絕佳地點。各個國家都在南極派出考察隊，建立考察站，進行各種科學考察和研究活動。在這些科學活動中，最新最令人震驚的是，美國宇航局的中微子探測實驗可能發現了宇宙中目前並不為我們所知的神秘物質！

一、事件由來

2006年，美國宇航局（NASA）開始在南極洲進行一項名為南極脈衝瞬態天線（ANITA）的實驗，旨在研究來自太空的高能粒子，並尋找微型黑洞存在的證據。然而12年過去了，科學家們並沒有找到微型黑洞，卻發現了比黑洞更黑的東西——兩個我們宇宙中根本不應該存在的神秘物質，這意味著它很可能會成為現代物理學上的重大突破！

ANITA是一個高空氣球實驗，由32個無線電天線布置成圓柱形的高靈敏度感測器陣列，半徑約3米，高度約5米，搭載氦氣球升到37公里的高空，並在那裡懸浮一個月，探測來自宇宙中的高能中微子與南極冰蓋作用產生的無線電脈衝信號。

在ANITA的第二次任務中，科學家們又進行了改進，攜帶了40個天線，2009年夏天在南極麥克默多站發射升空；而ANITA的第三次任務則將天線靈敏度提升了10倍，於2014年11月升空。

二、探測原理

上世紀60年代，前蘇聯物理學家古爾根?阿斯卡萊恩推測，當高能粒子與緻密介質發生相互作用時，如果以比光的相速還快的速度運動，就會產生帶各向異性電荷的二次粒子，其輻射可以被標準無線電天線檢測到，這種輻射就被稱為阿斯卡萊恩效應；此前一些超越標準模型的物理模型也預測，當宇宙射線與冰發生相互作用時，可能會產生微小的黑洞，這些黑洞可以通過阿斯卡萊恩效應探測到。

因為阿斯卡萊恩效應可以用大塊材料去探測超高能的中微子，目前世界上已有不少項目利用其探測中微子的射電輻射，除了NASA的ANITA外，還有中國台灣參與的天壇陣列（Askaryan Radio Array，縮寫：ARA），荷蘭和美國甚至有科學家把月球作為中微子探測器，多次將射電望遠鏡對準月球，希望觀察到高能中微子撞擊月壤產生的「閃光」。目前我們還沒看到這些探測活動的報告，想來都已經無疾而終了吧。

三、中微子

中微子是一種奇怪的基本粒子，可能是我們目前能探測到的唯一暗物質。中微子不帶電，不參與電磁相互作用及強相互作用，只參與弱相互作用及引力相互作用。因為弱相互作用距離極短，引力在亞原子尺度下又極其微弱，中微子穿過正常物質都不會受到什麼阻礙，很難檢測。

中微子可以通過放射性衰變和核反應產生，目前地球周圍的中微子大多來源於太陽。只要是在白天，你身體每一平方厘米每秒鐘都會被650億個中微子穿過，當然晚上也是一樣，因為這些來自太陽的中微子可以暢通無阻地穿過地球，連速度也不會降低一點。

當然，高能中微子偶爾會與原子發生撞擊，產生帶電粒子，可以被靈敏的儀器探測到，這就是目前科學家們尋找中微子的主要辦法。

四、異常信號

在2009年的第2次和2014年的第3次任務中，ANITA探測到兩個異乎尋常的信號，證據確鑿地表明，這兩顆高能粒子並不是從天而降，而是穿過整個地球後與冰蓋相撞，發出了脈衝信號。科學家們百思不得其解，一般來說，只有低能粒子才有可能穿透地球，而高能粒子由於精力充沛，根本無法穿過大氣層，更遑論地球了。對中微子而言也是如此，如果檢測到的粒子是高能中微子，它只有不到百萬分之一的幾率可能穿過地球，更何況先後發現了兩個。

五、疑點初現

一些物理學家認為，這些射向太空的高能粒子是地球內部存在暗物質衰變的證據；其他人則認為可能是惰性中微子，這是一種幾乎不與普通物質相互作用的高能粒子。

賓夕法尼亞州立大學物理學家德里克·福克斯領導的團隊對此進行了研究，起初他們認為這種高能粒子是τ中微子在穿過地球的時候發生衰變的結果，這將產生名為τ子的基本帶電粒子，可以由ANITA觀察到其特徵類型。然而，ANITA觀察到的兩個粒子分別是以27度和35度的極端角度進入的，這在標準物理模型中是根本不允許的，標準模型中根本不可能存在這樣的粒子！

除非對標準模型進行「 重大 」修改，科學家們才能解釋ANITA觀察到的現象！而這種修改就是基於超對稱的超越標準模型物理學（BSM），一種更精確描述我們這個宇宙的物理學。

因此，這兩個粒子不是中微子，而是目前我們尚未知道的其它東西！

六、重大突破

如果福克斯團隊的研究是正確的，那麼這將是BSM超對稱粒子存在的第一個證據，將會成為物理學的重大突破。

然而這種突破確實太過突然，太過駭人聽聞，因而很多物理學家對首次發生這種異常事件的說法猶豫不決，認為福克斯團隊的理論只是對ANITA數據的一種解釋，還需要進行更多的數據分析。

福克斯團隊的研究人員希望在後續進行的第四次（2016年）及最新的ANITA任務數據分析中，可以找到更多這種射向太空的宇宙射線例子；在另一項同在南極進行的名為冰立方（IceCube）的中微子探測任務中，科學家們已經積累了連續十年的觀測數據，可能會記錄到比ANITA觀測結果更多的中微子事件，其數據中也可能隱藏幾次類似的宇宙射線事件。福克斯的團隊希望能夠加以研究，並與大型粒子對撞機的實驗數據聯繫起來，最終能夠將突破落到實處，未來可以對我們的宇宙進行更深入準確的描述。

這項研究本周發表在arXiv上。

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