南極地底傳來神秘信號，科學家：我們可能真沒搞懂宇宙

科學界最近又被南極扔出了一記重拳。

根據(jù)《物理評論快報》，這片除了企鵝和極地風暴之外什么都不應該有的地方，突然發(fā)出了一個讓整個粒子物理界都尷尬得說不出話的信號：無線電脈沖，從冰層下冒出來，角度還特別刁鉆。

你沒聽錯，不是從上面，不是從側面，而是從地球“底部”穿透而來。主角叫“ANITA”，是個被綁在氣球上、漂在離地面40公里高空的電臺“耳朵”，全稱Antarctic Impulsive Transient Antenna。

原本是去那兒捕捉從宇宙中飛來的高能粒子的無線電波，結果現(xiàn)在它接到了一通“未知號碼”的來電。

信號來自哪里？理論全部啞火

按說，一切信號都應該是從天而降，不然就是我們地球上的噪音。

但這次不一樣，ANITA收到的信號不是從上空落下，而是從冰底下斜著沖上來，角度大概是負30度。如果你學過初中幾何，你會明白這角度意味著啥：這東西不是從冰面反射，而是從地底鉆出來的。

那問題來了：如果是常規(guī)粒子，比如我們熟悉的中微子，它們能做到這么詭異的穿透能力嗎？

不行。哪怕是中微子這種“宇宙幽靈”，都很難穿透數(shù)千公里的地殼巖石而毫發(fā)無損地沖到天上——更別說還得在冰里產(chǎn)生無線電信號。這種現(xiàn)象，按現(xiàn)有的粒子物理標準模型，是完全說不通的。

不是中微子？那它是誰？

這就尷尬了。

中微子是目前已知最“不合群”的粒子，沒有電荷，質量小到幾乎為零，連和物質碰個面都懶得打個招呼，它們穿過整個地球都不帶眨眼的。然而即便如此，像ANITA這樣收集“冰中信號”的設備也得費盡心思去捕捉它們稀薄的痕跡。

這次的信號之所以奇怪，是因為它不光穿透了地殼，還留下了可觀測的信號，而且軌跡還完全不符合中微子的“作風”。換句話說，這信號來得太兇、角度太刁、穿透力太強，以至于研究團隊只能捂著腦袋說：這可能，不是中微子。

Penn State 的物理學家 Stephanie Wissel 教授明確表示：“我們計算了它的路徑，如果它真的是從下面來的，它得穿過地殼幾千公里巖石，這種情況下，常規(guī)中微子的信號早就該在巖石里被吸干了。”

可問題是，信號偏偏被接收到了，因此邏輯就崩了。

會不會是暗物質打的招呼？

既然是“未知來電”，那么是不是有可能是我們還沒認識的“神秘訪客”呢？比如物理界苦苦追尋幾十年的暗物質？

這類理論當然已經(jīng)被提上了議程。

一些模型推測，如果有種“超出標準模型”的粒子，比如某種超重中微子、暗光子，或者其他還沒被發(fā)現(xiàn)的粒子家族成員，確實可能以這種方式制造出詭異信號。但這也只是“也許”，并沒能提供一個能閉環(huán)的解釋。

更滑稽的是，這些異常信號曾經(jīng)不止一次被ANITA接收到，而其他大名鼎鼎的探測器，比如 IceCube（南極冰下的中微子望遠鏡）、Pierre Auger Observatory（南美的宇宙線觀測站），卻全都沒“聽到”這種聲音。

你懂的，科學界也是講“交叉驗證”的，單一探測結果如果沒有兄弟呼應，那可信度就不穩(wěn)了。

我們是不是誤會冰了？

Wissel 教授倒是給出了一個“偏保守”的解釋：或許問題出在我們對“冰”和“無線電”的相互作用理解還不夠透。

她說：“我猜測，在冰的邊界、特別是接近地平線的位置，有某種我們還搞不清的無線電傳播效應。”言外之意就是，我們可能誤會了冰層下的傳播方式。但即便如此，她也承認團隊已經(jīng)測過了多個模型，結果全都解釋不了眼前的這個怪信號。

ANITA 是怎么工作的？

ANITA 本身就是個另類實驗。它不是坐在實驗室里等粒子上門，而是直接綁著氣球飛到高空，在南極上空做巡航。因為南極人煙稀少、無線電干擾極低，簡直是天然的信號接收天堂。

它靠的是一個叫“Askaryan效應”的物理機制：當高能中微子擊中冰層時，會激發(fā)出次級粒子，在冰中產(chǎn)生短促的無線電脈沖。這就是所謂的“冰淋浴”——不是洗澡，而是“粒子雨”。

更神奇的是，有時候這些高能中微子是“τ型中微子”，會在冰層中轉化為 τ 輕子（tau lepton），這玩意在逃出冰層后會迅速衰變，產(chǎn)生“空氣淋浴”。如果你能看到這些“淋浴”，就像是有根手指拿著煙花，在空中劃出一串弧線。

問題是：這次探測到的信號既不像冰淋浴，也不像空氣淋浴，軌跡更像是“地心幽靈”反向沖天——在現(xiàn)有物理認知體系里，這種情況不應該出現(xiàn)。

下一步：更大的“耳朵”正在籌備

為了解開這個謎團，Wissel 團隊已經(jīng)開始著手下一代探測器的設計。新項目名叫 PUEO（聽起來像企鵝的叫聲，但其實是超高能觀測的有效載荷），目標就是做一個更大、更靈敏的“高空無線電望遠鏡”。

“有了PUEO，我們或許能捕捉到更多異常信號，到時候說不定就能拼出這些幽靈粒子的真面目。”Wissel 說，“或者我們也可能真的終于抓到中微子了，那就更炸裂。”

一個信號，攪動整個標準模型

說到底，這類實驗的魅力就在于它挑戰(zhàn)我們以為已經(jīng)搞懂的“宇宙運作方式”。當你以為標準模型已經(jīng)解釋得夠全面了，南極就給你送來一顆定時炸彈。

這也像極了“夜讀春秋、忽聞犬吠”的尷尬，當代科學已經(jīng)太依賴規(guī)則和框架，稍微跳出來一個不聽話的信號，就像野狗進廟，全場嘩然。到頭來，我們只能承認：或許這天地之間，還有我們沒悟透的道理。

而這，恰恰是最有趣的部分。

參考來源：

A. Abdul Halim et al, Search for the Anomalous Events Detected by ANITA Using the Pierre Auger Observatory,Physical Review Letters(2025). DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.121003