南极瞬态脉冲天线(ANITA)第三个神秘的高能信号,它的来源是一个谜,一直到现在科学家仍然没有找到它的发射源,科学家试图对其进行解释,甚至包括涉及奇异物理的可能性。
关于南极瞬态脉冲天线(ANITA)
这是一个漂浮在距离地表35千米高空的神奇天线,它被设计用来探测宇宙中的高能中微子,其原理是这些高能中微子与南极冰原的交互作用后发出的无线电脉冲信号的阿斯卡莱恩效应,它由32个无线电天线阵列组成一个圆柱形,高约5米,半径约为3米,工作时由一个氦气球带向高空!
悬挂在其运载工具上的ANITA III(南极脉冲瞬态天线的第三种形式)
阿斯卡莱恩效应:当高能粒子与致密介质发生相互作用时,如果以比光的相速还快的速度运动,就会产生带各向异性电荷的二次粒子,其辐射可以被标准无线电天线检测到, 冰中的光速是230000km/s,所以中微子在冰中超光速了(不违反相对论)!
每次任务为期一个月,会随着极地环流随风飘荡(非系留),一般在两次任务间时隔两年,最新的是ANITA-III(之前有两期ANITA-I、ANITA-II),它已经升级成48个号角天线,它第一次于2014年12月17日被释放到平流层中!
为什么要寻找超高能中微子?
中微子是一种非常奇特的粒子,它几乎不和任何物质发生作用而直接穿透,它不带电,质量极低,不参与强相互作用力,它仅仅参与若相互作用力和引力,而若相互作用力距离极小,粒子又很轻,所以检测它是个难题!
核反应堆和太阳上的核聚变每时每刻都有大量的中微子产生,包括我们身体的每平方厘米,每秒都有超过650亿个中微子穿透!因为中微子不与任何物质发生相互作用,因此通过观测中微子可以获知遥远的宇宙曾经发生过的事件,这不像从宇宙另一端发射的光子,有大量的宇宙尘埃会将它吸收,使得只有大量光子发射时才能被人类的望远镜收集到!
冰立方中微子观测站的结构示意图。
而中微子的观测则大大拓宽了人类的视野,根据光子和中微子脱耦的时间,我们能极限观测到宇宙为:光子的理论观测时间是宇宙大爆炸后38万年,因为到此时光子才从一团等离子浆糊中脱耦,当然就是现在的微波背景辐射。
而中微子脱耦则是在大爆炸发生后1秒,也就是说人类可能观测到大爆炸产生那刹那的中微子,天文学家将窥探到宇宙诞生的那第二声啼哭(第一声啼哭的探测技术需要引力波),即使如此这个诱惑对于天文学家来说,那是无比巨大的!
ANITA截获的信号到底来自哪里?
南极还有一座检测中微子的著名设施,那就是冰立方,它位于阿蒙森-斯科特南极站的中微子观测站,这个观测站的数千个探测器位于南极冰层下,范围超过一立方公里,利用带有光电倍增管的球型数位光学模组(DOM),以及数据撷取面板检测中微子,ANITA其实和冰立方配合一起检测中微子!2018年7月12日,冰立方首次确认宇宙中高能中微子的来源!
一篇在今年2月6日发表在arXiv.org预印版论文中显示,ANITA在前两个飞行周期中发现了几个超高能中微子的候选者,而在第三次搜寻时,发现了第三次超高能中微子事件,前两次怪异的辐射角度可能是与IceCube和ANITA对各向同性宇宙产生的中微子通量的限制有关。
(ANITA前两次检测到是从地球的另一端入射的,而现有的理论认为无法超高能中微子无法穿透地球,并且ANITA观察到的两个粒子分别是以27度和35度的极端角度进入的,这在标准物理模型中是根本不允许的,标准模型中根本不可能存在这样的粒子!)
但对于第三次搜索中,发现的奇怪事件甚至连高能中微子来自哪个方向都不知道,就像是突然出现在那里,所以ANITA对此无法解释,威斯康星大学麦迪逊分校的亚历克斯·皮祖托(Alex Pizzuto)认为,在排除了ANITA的系统误差后,唯一的解释就得修改标准物理模型。
所以在这个奇特信号的背后,具有一切可能,也许我们就此发现了一种超级文明的通信方式,似乎这正解释了SETI计划从60年前就开始搜索外星人信号却毫无建树的原因,因为他们不用那种傻乎乎的方式通信!这真和外星人信号有关吗?估计到现在为止还只有天知道!