近二十年来，载有高灵敏度大气仪器的高空气球一直在世界 最偏远的地区上空超过 2.5 万英里（约 40 公里）的高度飘浮。这个漂浮阵列是 南极瞬时瞬变天线（ANITA）实验，这是一个由国际研究人员团队监督的项目，负责测量宇宙中最古老、最难以探测的宇宙射线。具体来说，该团队正在寻找 中微子——一种没有电荷、并且拥有已知最小亚原子质量的粒子。但根据他们最近的报告，ANITA 反复接收到了一些无法解释的奇怪信号。
“这些 [无线电脉冲] 似乎与粒子物理学的标准模型不符，”该研究的作者在《物理评论快报》杂志上写道。
中微子信号无处不在，它们源于高能源，如我们的太阳、超新星和宇宙大爆炸。在任何给定时间，数十亿个粒子都在穿过一个指甲盖大小的空间——但这并不意味着它们容易被发现。这是因为它们通常不与周围环境相互作用，这意味着寻找它们就像在大海捞针中寻找 宇宙中的亚原子针。
“这是一个双刃剑问题，”宾夕法尼亚州立大学物理学、天文学和天体物理学副教授兼该研究的合著者 Stephanie Wissel 在一份声明中 说道。“[但是] 如果我们探测到它们，就意味着它们在传播过程中没有与任何其他东西发生相互作用。我们可能探测到了来自可观测宇宙边缘的中微子。”
中微子以接近光速的速度传播，追踪它们到它们的来源可以提供比当今一些最强大的 太空望远镜 还要多的数据。Wissel 多年来一直参与设计实验来识别中微子，这就是 ANITA 这类系统发挥作用的地方。部署后，ANITA 的无线电天线气球会向下指向冰面，那里的信号干扰可能性非常小。然后，Wissel 和她的同事们等待中微子与地球冰冻表面相互作用时产生的无线电发射。
该团队特别关注 τ 中微子。这些中微子会受到南极冰的特定影响，并在称为空气淋浴的发射事件中释放出称为 τ 轻子的次级亚原子粒子。尽管肉眼看不见，Wissel 将这种淋浴比作单向挥舞仙女棒，火花从它周围飞散。尽管它们的尺寸极其微小，但物理学家能够区分冰淋浴和空气淋浴的发射，识别粒子的属性，甚至追踪到它们的起源地。
但这仅仅是它们遵循已知物理定律的情况下——而在南极洲，有少数粒子没有这样做。
Wissel 说：“我们探测到的无线电波的角度非常陡峭，就像在冰面下 30 度。”
进一步的计算表明，这些异常信号需要穿过数千英里的岩石并可能与其发生相互作用才能到达它们。这本应意味着它们的信号是无法探测到的——但 ANITA 仍然标记了它们。研究人员随后将这些读数与其他探测器项目进行了交叉比对，但没有找到任何能够帮助解释这些数据的线索，从而将它们归类为“异常”。尽管一些专家认为这些信号可能与宇宙中难以捉摸的 暗物质 有关，但目前还没有足够后续观测来解释这些异常现象。但无论如何，该团队很有信心这些信号并非他们预期的目标。
她补充说：“这是一个有趣的问题，因为我们仍然没有确切的解释，但我们确实知道，这些异常信号很可能不是中微子。”
Wissel 的团队目前正在设计一种名为“超高能观测载荷”（PUEO）的新型航空中微子探测器。PUEO 比 ANITA 更大、更精细，应该能更好地标记信号。在此过程中，它也可能有助于解开这些违反物理定律的信号的身份之谜。
Wissel 说：“我猜测，在冰和地平线附近会出现一些有趣的无线电传播效应，我还不完全理解……[但是] 我们也还没有找到任何这样的证据。所以，目前，这是长期存在的未解之谜之一。”
