研究人员到目前为止依然给不出任何合理解释。

一台宇宙粒子探测器近日在南极上空探测到一个无法解释的奇特信号。这个信号可能表明宇宙中存在着某种新粒子，亦或是在粒子之间存在某种未知的相互作用。

这个神秘的电波脉冲是在距离南极冰层上空大约4万米的高空中被捕获的——但信号并非来自天空，而是来自脚下。捕获这个信号的，是南极瞬态脉冲天线——ANITA。ANITA是一组由气球搭载悬浮在南极上空的探测装置，能够探知超高能中微子等宇宙射线。

ANITA捕捉到的信号通常经由南极冰层反射，但是这次不一样——这个信号来自地平线下方，且其入射角度，无法用当前的粒子物理学进行解释。

信号来自南极冰层下方大约30度的方向。这意味着，该信号在被捕捉前，穿越了大量的地球岩层。通常这会导致电波脉冲急剧衰减，以至于最终根本无法被探测到。然而这竟然没有发生。

在捕捉到这个信号后，研究人员最初以为产生这个信号的可能是中微子。

毕竟ANITA的设计初衷就是为了探测中微子。中微子被称为“幽灵粒子”——这不仅是因为它不带电，也几乎没有质量，更因它能以一种近乎奇特的方式畅通无阻地穿越几乎所有物质。事实上，每一瞬间都会有数十亿的中微子穿越我们的指尖，但我们毫无察觉。

中微子通常源自高能天文事件。它能以近光速在宇宙中穿行，能够穿越整个宇宙而保持不变——因此它能够原原本本地告诉科学家，在它出发的地方发生了什么。

中微子探测有其无与伦比的优势——例如我们有机会捕捉到一个来自可观测宇宙边缘的中微子——但是同时也会因其能够穿越几乎一切的特性，而使这种探测变得极为困难。幸运的是即使我们只捕捉到一个穿越地球的中微子，也会从中获得不可估量的信息。

因此人们设计了种种精巧的仪器，将它们安装在人迹罕至的地方，或深深埋入地下，以求捕捉到一个这样的幽灵。ANITA就是其中之一。它被悬挂在探空气球上，飘浮在大约4万米的南极高空中，目的是为了尽可能地避开干扰。

ANITA要追踪的，是一种被称为“冰簇射（ice showers）”的现象。它的天线指向的并不是天空，而是脚下的冰层。穿越了地球的中微子一旦与冰层发生相互作用，就会产生特殊的电波脉冲，被ANITA的传感器捕捉到。

诱发“冰簇射”的，是中微子的一种——专业的叫法是“味（flavor）”——τ（陶）中微子。τ中微子与冰层相撞后会产生次级粒子——τ轻子。τ轻子随即又会急速衰变，产生更小的粒子。这一过程被称为“空气簇射（air shower）”。辨识“空气簇射”和“冰簇射”，就能了解最初作用粒子的特性，以及这些粒子来自何方。

然而研究人员发现，新探测到的信号其入射角度小于当前物理学模型所允许的最小值，这导致人们无法回溯其产生的整个过程。

令人更感不可思议的是，同在南极的其他中微子天文台，如冰立方（IceCube）和皮埃尔·奥热（Pierre Auger）中微子天文台，没有任何可以解释这一信号的发现。

研究人员因此认为这是一个“异常”信号，并非由中微子产生。这个信号可能是由某种未知现象产生的，其源头不明，或许就是“暗物质”？

可以肯定的是，在靠近冰层和地平线的地方，发生了某种物理学家不能完全理解的电波传播效应。但是在分析了几种可能性后，研究人员到目前为止没有任何发现。

ANITA探测装置由气球携带升空，能够在南极上空捕捉各种信号。Stephanie Wissel / Penn State

参考

Search for the Anomalous Events Detected by ANITA Using the Pierre Auger Observatory