图片来源:IceCube Collaboration,U. Wisconsin,NSF
如图所示，冰立方的设施位于南极冰盖下的一个光电探测器阵列上方。
中微子是世界上数量最多的粒子之一，而且穿行宇宙几乎不受阻挡，你的身体每秒钟都会被穿过几万亿次。但中微子十分傲娇：它们不带电荷，所以我们无法控制它们的路径或令它们加速；它们接近于无质量，几乎无法与其它物质相互作用，这就意味着我们物理理论中关于中微子的许多预测都很难进行测试验证。
位于南极点的冰立方探测器现在已经证实了物理学标准模型的一部分，它描述了该高能基本粒子及其相互作用的性质。根据标准模型，当中微子的能量上升时，它们与其它粒子相互作用的可能性也会增加。为了验证这一点，冰立方团队将目标放在了中微子上，这比最优秀的粒子加速器所能制造的能量还要高几千倍，并将冰立方瞄准了地核，准备捕捉那些穿过地心逃逸的中微子。
极地立方
冰立方由数百个被埋在南极冰层下的探测器组成，这些探测器会探测到穿过的冰层的粒子。有些时候，当有东西撞击到冰中的一个原子时，冰立方就能捕捉到粒子和光子的喷射。而在其它情况下，粒子只是会轻推一下原子，释放出一些光子。但是并没有中微子源直接指向冰立方。相反，冰立方的探测依赖于中微子的自然来源。其中一些是在遥远的太空中产生，然后长途跋涉来到地球。其它的则是宇宙射线猛烈撞击大气层时产生的。
无论哪种情况，与粒子加速器相比，它们在粒子撞击时所能产生的能量都是巨大的。该研究中包含的数据来源于能量高达980万亿电子伏特的中微子，相比较而言，大型强子对撞机仅能将质子加速到6.5万亿电子伏特，而只有更小型的加速器才能产生中微子束流。
正因为这些巨大的能量，冰立方十分有利于进行标准模型测试：中微子更有可能与更高能的物质发生相互作用。物理学家将两者相互作用的概率称为“横截面”，即在特定时刻下的趋势与规律。当科学家用粒子加速器所产生的中微子束流进行测试时，这些测试只涵盖了处于光谱低段的一小范围内的能量。虽然这些测试与标准模型一致，但其中所涉及到的能量并没有足够高到提高中微子与其它物质相互作用的概率。
如果冰立方只依赖于在探测器内与其它物质相互作用的中微子，要建立足够的碰撞试验来测试相关理论至少需要数年时间。所以，冰立方团队直接拿整个地球作为观测对象，这样冰立方就能够探测到所产生的路径，科研团队也就能识别出从侧面进入探测器的中微子。这些中微子是在南极点从四面八方切向穿过地球的，因此只会和很少的物质发生相互作用。
研究人员将这些中微子和那些因为是从地底穿过所以经过了大半个地球的中微子进行对比。在低能状态下，中微子的相互作用是非常罕见的，因此几乎可以忽略不计。但是，地球仍应该提供一个足够高能量下的相互作用频率的测试。
仍然标准
正如预测的那样，到达地球穿过的中微子数量与切向地球的中微子数量相比有所下降。它们的频率作为能量的产物也进一步下降。虽然到目前为止仍有更多的中微子到达，而且比标准模型预测的还要多，但由于该实验的不确定性很大，因此测试结果与当初的理论无法完全一致。
在所提及的能量范围内，随着能量的增加，相互作用的增加呈线性上升。但数据中似乎隐约出现了一条曲线。这倒是意料之中的，因为中微子是通过被称为W和Z玻色子的两个粒子在和其它普通物质发生相互作用的。它们的质量导致了线性关系发生了轻微的偏差。我们需要更多的数据来确定，但这项新分析使用的仅是冰立方一年的数据，接下来还有6年的时间。希望很快就能听到更多消息。
能量范围的高阶部分，即980万亿电子伏特，存在的中微子极少。有了更多数据，科学家就能进一步扩展分析。这很重要，因为很多理论猜想都建立在高能阶段的高相互作用频率上，比如额外维空间以及还未被发现捕捉的粒子轻夸克。
与此同时，冰立方的科研人员也一直在和地质学家接触。因为他们注意到，一些穿过地球的中微子将穿过地核，而其它的中微子则会在避开的同时轻轻擦过地核。有了足够的数据，我们就能进一步了解地球核心的物质属性。毕竟众所周知，没人能到钻到地核去取样。
蝌蚪五线谱编译自arstechnica，译者 狗格格，转载须授权
