从南极洲喷出的神秘粒子是否会改变现有的物理学？
从南极洲喷出的神秘粒子违背了物理学
研究人员准备启动南极脉冲瞬变天线（ANITA）实验，该实验在南极上空的气球上悬挂时，可以接收到看似不可能的粒子信号。
我们最好的粒子物理模型正仿佛无法再隐瞒宇宙的秘密了一般，从缝隙中喷射出神秘物质。现在，伴随着一系列发生在南极洲的奇怪事件，这些秘密的面纱也被逐渐揭开。
物理学界盛兴的标准模型在数十年间被预想，而我们手头已经出现了它在物理学中有问题的迹象。从实验室数据中得出的结果指出，中微子的闪光处在标准模型描述的三种类型之外，并且在这样一个充满暗物质的宇宙中，标准模型里似乎没有粒子可以解释这一现象。
但是最近引人注目的证据可能有一天会把这些模糊的数据联系在一起:自2016年以来，超高能粒子已经三次爆炸穿过南极洲的冰层，触发了南极脉冲瞬态天线实验中的探测器(ANITA)—— 一台悬挂在美国宇航局的气球上远离冰冻的表面的机器。
据《生活科学》2018年的报导，除了那些事件不符合任何标准模型粒子的预期行为，后来在埋藏于南极洲地下的"冰立方"中微子观测站所检测到的几种额外粒子也不符合该预期行为。这些粒子形似超高能中微子，但超高能中微子不能穿过地球。这说明目前存在一种人类尚未发现的粒子正在不断地冲击寒冷的南半球上空。
如今，在一篇新的论文中，在"冰立方"工作的物理学家组成的一个团队已经开始严重怀疑对这些粒子标准模型的最后一种解释，即宇宙加速器。这是一种蕴藏在太空中的巨大中微子枪，它能够周期性地向地球发射高强度的中微子弹。一些位于南半球上空极度活跃的中微子枪可能已经向地球释放了相当多的中微子，以至于人类已经能检测到从南半球一角射出的粒子。但是，"冰立方"的研究人员尚未发现任何能证明此说法的证据，这意味着新物理学必须要解释这些神秘粒子的存在。
想要理解上述现象的成因，了解为什么这些神秘粒子相对于标准模型会如此混乱就显得尤为重要。
中微子是人类目前已知最微弱的粒子，它们很难被检测到，而且几乎没有质量。中微子一直以来都在穿过我们的地球。它们当中的绝大多数来自太阳；而极少一部分(如果有的话)会与质子，中子和组成我们身体以及我们脚下尘埃的电子发生碰撞。
但来自深空的超高能中微子与它们的低能中微子不同。它们比低能中微子罕见得多，它们有更宽的“截面”，这意味着当它们通过它们时，它们更有可能与其他粒子发生碰撞。超高能中微子使它在整个地球上完好无损的几率是如此之低，以至于你从来没有预料到它的发生。这就是安妮塔探测器如此令人惊讶的原因：就好像这台仪器两次中了彩票，然后冰立方在它开始买票的时候又赢了几次。
物理学家们知道他们需要处理多少彩票。许多超高能宇宙中微子来自宇宙射线与宇宙微波背景(CMB)的相互作用，这是宇宙大爆炸的微弱余辉。每隔一段时间，这些宇宙射线就会以正确的方式与CMB相互作用，从而在地球上激发高能粒子。这就是所谓的“通量”，在整个天空中都是一样的。ANITA和冰立方都已经测量了宇宙中微子通量在它们各自的传感器上是什么样子，它只是没有产生足够的高能中微子，以至于你可以期望在任何一个探测器上都能探测到一个中微子飞出地球。
从事冰立方的日内瓦大学物理学家Anastasia Barbano说到“如果这次ANITA监测到属于弥散的中微子物质的组成，那ANITA也能测量出以别的角度所发生的情况。”
但理论上来说，可能会有超高能中微粒子超出天空的通量，Barbano在《生命科学》中讲到：那是中微枪或是宇宙加速器。
”如果此次不是超高能的宇宙射线和CMB相互作用所产生的中微子，那观察到的中微子，不是某个宇宙加速器在一定时间内产生的，就是地球上一些未知的资源。”
她又说到，爆炸物、活跃的银河原子核、伽马射线的爆发、星爆星系、星系合并以及磁化和高速旋转的中子星，都是这类加速器极好的组成。
正如我们了解的，宇宙中微子加速器确实存在于太空中。在2018年，冰立方将高能中微子追踪到了耀变体（一个遥远星系中心中，活跃的黑洞的强烈粒子喷射）。
Barbano补充到：“ANITA只能检测到极高能中微子，如果向上飞行的粒子是标准模型中宇宙加速器增强的中微子（很可能是tau中微子），那么束流应该带有一列较低能量的粒子，而这可能会影响冰立方对低能量粒子的探测。
“我们从冰立方七年的数据中心寻找可以与ANITA（南极脉冲瞬态天线）探测出的角度和长度匹配的事件”，Barbano说道。这些事件是你预计能找到的，如果真的有一组显著的宇宙中微子枪在向地球发射这些上行的粒子。然而，这样的事件连一个都没有出现过。
他们的研究结果没有完全排除宇宙中存在加速器源。但它们确实“极大地限制”了可能性，将所有貌似最可信的涉及宇宙加速器的设想和很多不怎么可信的都排除掉了。
“我们想要向公众传达的信息是，无论你怎样剖解它，一个标准模型天体物理学的解释都起不了作用”，Barbano说道。
研究者们不知道下一步是什么。无论是ANITA还是冰立方对于后续的探索都不是理想的探测器，Barbano说道，这让研究者们几乎没有数据来构建他们关于这些神秘粒子的设想。这有点像尝试用一小把拼图碎片去弄明白整副巨大的拼图到底是什么。
现在，很多可能性看起来能符合那有限的数据，包括一个标准模型外的第四类“惰性”中微子以及一些暗物质的推定类型。这些解说的任何一个都将会是变革性的，但目前还没有一个是受到强烈支持的。
Barbano表示：“我们必须要等待下一代中微子探测器”。
相关知识
中微子探测器是观测中微子的实验设备。 由于中微子只参与弱相互作用，一般探测器需要建造得够大，以接收到足够数量的中微子讯号。 中微子探测器一般会选择建造在地底深处，以屏蔽宇宙射线以及其它背景辐射。中微子天文学目前仍未成熟，现今已确认来自地球以外的讯号来源只有太阳和超新星SN 1987A。然而未来中微子观测站将“为天文学家提供透析宇宙的展新视野”。
参考资料
1.Wikipedia百科全书
2.天文学名词
3.space-Rafi Letzter-我爱百香果，.，Value，Michael，关天然
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