物理学无法解释的神秘粒子正在从南极冰层下喷涌而出

2020-02-23 12:54 来源: 高考学习网 本文影响了:36人

最近一些物理学家在arXiv上发文称,自2016年以来,“南极脉冲瞬态天线(Antarctic Impulsive Transient Antenna,ANITA)”接连三次发现有大量极高能中微子(ultra-high-energy neutrinos)从南极洲的冰层下喷涌而出。这些来自特定方向上的中微子,似乎违反了我们这个宇宙的物理学规律。

研究人员准备释放载有“南极脉冲瞬态天线(Antarctic Impulsive Transient Antenna,ANITA)”的探空气球。NASA

中微子是迄今为止人类发现的最不易探测的微小粒子。抵达地球的中微子大部分来自太阳。它们几乎没有质量。由于很少和质子、中子和电子碰撞,因此它们几乎有能力穿透一切——包括我们的行星地球。

但是有一种中微子却有着极为不同的行为方式,它们就是来自深空的极高能中微子。和普通的低能中微子相比,极高能中微子和其他粒子发生碰撞的概率要高得多。它们要想穿透地球几乎是不可能的。因此当ANITA接连发现有大量极高能中微子从南极洲冰层下方喷涌而出时,科学家的吃惊程度可想而知。

在大自然中,极高能中微子可以由宇宙射线和宇宙微波背景辐射中的光子相互作用产生。以这种方式产生的极高能中微子来自天空中的所有方向,不同方向的“通量(flux)”相等,且以它们的“通量”,不可能穿透地球,被悬停在南极洲上空的实验装置发现。

假如这些神秘粒子和宇宙微波背景辐射无关,也并非来自地球本身,那么它们也有可能来自耀变体、活跃星系核、伽马射线暴、星暴星系、星系的融合或高速自旋的磁化中子星等源头。

但是假如这些中微子是由这些源头产生的,那么它们应该会同时产生一批低能中微子,被同样位于南极洲的“冰立方(IceCube)”中微子天文台低能传感器俘获。然而“冰立方”天文台却没有任何与之有关的发现记录。

研究人员提出了许多创新性的假设,比如认为它们可能是第四种中微子(现有三种),抑或与“暗物质”有关。但是这些假设缺乏说服力。