你可能認為駐紮在南極洲的科學家工作只不過是戲耍企鵝或是研究海豹,其中有些科學家在那裡發射氣球或是觀察冰立方,特製的氣球和特殊的冰塊,就像安尼塔球載型實驗,看到了我們認為不可能的事情,並且告知我們目前人對粒子物理學的了解僅僅是冰山一角。
ANITA為南極短脈衝雷達的簡稱,旨在利用覆蓋在南極洲的冰層,來研究宇宙超高能中微子。
中微子是超輕量且無電荷的粒子,幾乎不會與其他物質發生反應,由於這些特性,中微子可以穿越整個星球而不受任何幹擾,至少,這對於我們常討論的低能量中微子來說確實是這樣的,它的變體主要是來自太陽內部的原子衰變。
就像我參加聚會時 幾乎不和人互動,我們使用大量的純水中有相同的中微子,正如超級神岡探測器所偵測到的一樣,當中還存在其他類型的中微子。
超高能變體是一種特殊的微子,它們有更寬的橫截面,這意味著它們更容易與其他粒子發生碰撞。
它們是在高能碰撞中產生的,就像宇宙射線和光子相互作用一樣,在宇宙中穿梭直到到達地球這裡,由於橫截面較大,它們在與某物質相互作用之前無法穿透很遠,過程中產生一系列的粒子,這些粒子會發出科學家所說的無線電頻率的「啪啪」聲,為了接收這些微弱的信號,即所謂的「阿斯卡萊恩脈衝」,科學家們需要找個無任何無線電信號的地方,他們還需要大量的無線電透明介質,從而使高能粒子發生相互作用,而「阿斯卡萊恩脈衝」也將會繼續傳播,這種介質類似於冰,這就是安妮塔實驗在南極洲上空探索飛行的原因。
該天線與美國宇航局的一個超級氣球相連,從2006到2016年間共執行了四次飛行任務,每次飛行持續三到五周,當它在上空飛行時,接收到了來自冰層底部折射出的無線電信號,科學家幾乎把整個南極大陸變成了科學儀器,這簡直就像漫畫中才會出現的事情,而且已經奏效了,實際上,儀器運行得非常好,發現了我們目前粒子物理學所無法解釋的東西。
很多情況下,安尼塔都會檢測到其下方傳來的信號,這在理論上意味著它們一定是穿過了地球,而不是簡單的在某個角度掠過冰層。由於超高能中微子的相互作用比低能中微子更頻繁,它們應該不能夠穿過整個地球,為了再次確認沒有發生錯誤,他們核實了另一個南極中微子探測器「冰立方」的結果,IceCube不是那個說唱歌手出身的演員,冰立方傳感器採用穩定的超透明冰層,從地表以下1500米開始監測一立方千米冰層裡中微子的相互作用,果然數據揭示了另外三個檢測事件,證明其中粒子似乎是從底層直接上升的。三次檢測聽起來可能很少,但是從數學上講這遠超出了他們預想的範圍,甚至一次都不應該發生,這對於粒子物理學來說是個大發現。
如果我們可以排除這樣的觀點,即這些中微子是從特定的地方向我們發射的,強度如此之大,以至於探測器能偵測出來,這就是所謂的「點源假說」,那麼這些中微子就不可能是超高能中微子,這證明標準模型中沒有任何東西能解釋這一點,這意味著它可能屬於其他理論,在未來可能會取代或擴展標準模型,但科學家還沒有準備好捨棄標準模型,因為還得收集更多的數據。因此安妮塔的繼任者「超高能觀測有效載荷」 會繼續尋找這些相互作用難以解釋的原因。從以上研究得到的數據和安妮塔冰立方這樣的實驗,可以幫助大型強子對撞機在搜索標準模型之外的粒子時更加準確定位。