物理學(xué)無(wú)法解釋的神秘粒子正從南極冰層下噴涌而出

科學(xué)家在南極洲探測(cè)到物理學(xué)無(wú)法解釋的神秘粒子。

Invitation Marc Streitenfeld - Prometheus (Original Motion Picture Soundtrack)

研究人員準(zhǔn)備釋放載有“南極脈沖瞬態(tài)天線(xiàn)（Antarctic Impulsive Transient Antenna，ANITA）”的探空氣球。NASA

最近一些物理學(xué)家在arXiv上發(fā)文稱(chēng)，自2016年以來(lái)，“南極脈沖瞬態(tài)天線(xiàn)（Antarctic Impulsive Transient Antenna，ANITA）”接連三次發(fā)現(xiàn)有大量極高能中微子（ultra-high-energy neutrinos）從南極洲的冰層下噴涌而出。這些來(lái)自特定方向上的中微子，似乎違反了我們這個(gè)宇宙的物理學(xué)規(guī)律。

中微子是迄今為止人類(lèi)發(fā)現(xiàn)的最不易探測(cè)的微小粒子。抵達(dá)地球的中微子大部分來(lái)自太陽(yáng)。它們幾乎沒(méi)有質(zhì)量。由于很少和質(zhì)子、中子和電子碰撞，因此它們幾乎有能力穿透一切——包括我們的行星地球。

但是有一些中微子卻有著極為不同的行為方式，它們就是來(lái)自深空的極高能中微子。和普通的低能中微子相比，極高能中微子和其他粒子發(fā)生碰撞的概率要高得多。它們要想穿透地球非常困難。因此當(dāng)ANITA接連發(fā)現(xiàn)有大量極高能中微子從南極洲冰層下方噴涌而出時(shí)，科學(xué)家的吃驚程度可想而知。

在大自然中，極高能中微子可以由宇宙射線(xiàn)和宇宙微波背景輻射中的光子相互作用產(chǎn)生。以這種方式產(chǎn)生的極高能中微子來(lái)自天空中的所有方向，不同方向的“通量（flux）”相等，且以它們的“通量”，不可能穿透地球再被懸停在南極洲上空的實(shí)驗(yàn)裝置發(fā)現(xiàn)。

假如這些神秘粒子和宇宙微波背景輻射無(wú)關(guān)，也并非來(lái)自地球本身，那么它們也有可能來(lái)自耀變體、活躍星系核、伽馬射線(xiàn)暴、星暴星系、星系的融合或高速自旋的磁化中子星等源頭。

但是假如這些中微子是由這些源頭產(chǎn)生的，那么它們應(yīng)該會(huì)同時(shí)產(chǎn)生一批低能中微子，被同樣位于南極洲的“冰立方（IceCube）”中微子天文臺(tái)低能傳感器俘獲。然而“冰立方”天文臺(tái)卻沒(méi)有任何與之有關(guān)的發(fā)現(xiàn)記錄。

研究人員提出了許多創(chuàng)新性的假設(shè)，比如認(rèn)為它們可能是第四種中微子（現(xiàn)有三種），抑或與“暗物質(zhì)”有關(guān)。但是這些假設(shè)缺乏說(shuō)服力。

參考：

Mysterious particles spewing from Antarctica defy physics

https://www./antarctic-neutrino-mystery-deepens.html

A search for IceCube events in the direction of ANITA neutrino candidates 

https:///pdf/2001.01737.pdf