是什麼讓這些東西從冰凍的大陸上飛出來？
我們最好的粒子物理學模型是爆裂的接縫，因為它努力包含所有的宇宙中的怪異。 現在，由於南極洲發生了一系列奇怪的事件，它似乎比以往任何時候都更有可能突然爆發。 .
這種占統治地位的物理範式，標準模型，已經被預測了幾十年。 在我們已有的物理學中，暗示著它的問題。 實驗室實驗的奇怪結果表明，在標準模型所描述的三種中微子之外，閃爍著幽靈般的新種中微子。 宇宙似乎充滿了暗物質，這是標準模型中任何粒子都無法解釋的。
但是最近引人注目的證據可能有一天會把這些模糊的數據聯繫在一起: 自2016年以來，超高能粒子已經三次爆炸通過南極洲的冰層，觸發了南極脈衝瞬態天線實驗中的探測器，一個機器懸掛在美國國家航空和宇宙航行局的氣球上，遠離冰凍的表面。
正如 Live Science 在2018年報導的那樣，這些事件以及隨後在埋藏在地下的南極中微子天文台冰立方探測到的其他一些粒子，並不符合任何標準模型粒子的預期行為。 這些粒子看起來像是超高能中微子。 但是超高能中微子不應該能夠穿過地球。 這表明，某種其他類型的粒子---- 一種以前從未見過的粒子---- 正在向寒冷的南方天空拋射。
現在，在一篇新論文中，一個研究冰立方的物理學家團隊對這些粒子僅存的標準模型解釋之一提出了嚴重質疑: 宇宙加速器，隱藏在太空中的巨型中微子槍，它們會定期向地球發射高強度的中微子彈。 在我們北方天空的某個地方，一堆極度活躍的中微子槍可能已經向地球發射了足夠多的中微子，以至於我們可以探測到從地球南端射出的粒子。 但是冰立方的研究人員並沒有在那裡發現任何收集的證據，這表明必須用新的物理學來解釋這些神秘的粒子。
要理解其中的原因，重要的是要知道為什麼這些神秘的粒子對於標準模型如此令人不安。
中微子是我們所知道的最微弱的粒子，它們很難探測，幾乎沒有質量。 它們一直穿過我們的星球，大部分來自太陽，很少與構成我們身體和腳下塵土的質子、中子和電子發生碰撞。
但是來自深空的超高能中微子不同於它們的低能表兄弟。 比低能中微子更為罕見，它們有更寬的「橫截面」 ，這意味著它們更有可能在穿過其他粒子時與其發生碰撞。 超高能中微子完好無損地穿過地球的幾率是如此之低，以至於你從來沒有想到它會發生。 這就是為什麼 ANITA 的檢測結果如此令人驚訝: 就好像這個儀器已經中了兩次彩票，然後冰立方一開始買彩票就又中了幾次。
物理學家知道他們需要處理多少張彩票。 許多超高能宇宙中微子來自宇宙射線與宇宙微波背景(CMB)的相互作用，宇宙微波背景是宇宙大爆炸的微弱餘輝。 每隔一段時間，這些宇宙射線就會以正確的方式與宇宙微波背景輻射相互作用，向地球發射高能粒子。 這就是所謂的「通量」 ，它在整個天空中都是一樣的。 Anita 和 IceCube 已經測量了他們各自的傳感器所觀測到的宇宙中微子通量，但是它並沒有產生足夠的高能中微子，你可以期望在任何一個探測器上探測到飛出地球的中微子，哪怕只有一次。
日內瓦大學研究冰立方的物理學家安娜塔西婭 · 巴巴諾(Anastasia Barbano)說，「如果 ANITA 探測到的事件屬於這個漫射中微子成分，ANITA 應該在其他仰角測量到了許多其他事件。」。
但是在理論上，可能有超高能量的中微子來源超過天空寬通量，Barbano 告訴生活科學: 那些中微子槍，或者宇宙加速器。
Barbano 說: 「如果這不是超高能宇宙射線與 CMB 相互作用產生的中微子的問題，那麼觀測到的事件可能是單個宇宙加速器在給定時間間隔內產生的中微子」 ，也可能是某種未知的地球來源。
耀變星、活動星系核、伽馬射線爆發、星暴星系、星系合併以及磁化和快速旋轉的中子星都是這類加速器的好候選者，她說。 我們知道宇宙中的中微子加速器確實存在於太空中; 2018年，冰立方追蹤一個高能中微子到耀變體，一個來自遙遠星系中心活躍的黑洞的強烈粒子噴射。
Barbano 說，ANITA 只收集最極端的高能中微子，如果這些向上飛行的粒子是來自標準模型(Standard Model)的由宇宙加速器推動的中微子ーー很可能是頭子中微子ーー那麼這束中微子應該是伴隨著低能量粒子簇射而來的，這些低能量粒子會觸發 IceCube 的低能量探測器。
「我們研究了七年來冰立方數據中的事件，」 Barbano 說，這些事件的角度和長度與 ANITA 探測器的探測結果一致，如果有大量的宇宙中微子槍在地球上發射，產生這些上升的粒子，那麼你應該會發現這些事件。 但是沒有人出現。
他們的研究結果並沒有完全排除加速源存在的可能性。 但它們確實「嚴重限制」了可能性的範圍，排除了所有最合理的關於宇宙加速器的假設，以及許多不太合理的假設。
巴巴諾說: 「我們想要傳達給公眾的信息是，標準模型天體物理學解釋無論如何都是行不通的。」
研究人員不知道接下來會發生什麼。 Barbano 說，ANITA 和冰立方都不是進行後續搜索的理想探測器，這使得研究人員對這些神秘粒子的假設幾乎沒有任何依據。 這有點像試圖從一堆碎片中找出一幅巨大的拼圖。
現在，許多可能性似乎符合有限的數據，包括標準模型之外的第四種「無菌」中微子和一系列理論化的暗物質。 這些解釋中的任何一個都將是革命性的。
「我們必須等待下一代中微子探測器，」 Barbano 說。