在人類探索宇宙的過程中，我們不斷遭遇未知，而有些現象甚至挑戰了我們對物理定律的基本認知。2024 年 5 月，一項刊登於《物理評論快報》的研究再次引發科學界震撼：在南極洲上空飛行的儀器，多次探測到來自冰層下方、角度極陡且違反已知物理模型的無線電脈衝。這些訊號不僅來源不明，甚至可能暗示著宇宙中存在著我們尚未理解的粒子或現象。
這個謎團的中心，是一項名為 ANITA（Antarctic Impulsive Transient Antenna）的實驗任務。它原本是要尋找來自宇宙深處的高能微中子，卻意外捕捉到來自「冰層下方」的訊號，徹底顛覆了科學家的預期。
ANITA 的意外發現：從冰層下傳來的訊號
ANITA 是由 NASA 主導的高空科學實驗，利用大型氣球將精密的無線電接收器帶到距離地表 35 到 40 公里 的高空，目的是偵測宇宙射線撞擊地球大氣層時產生的微中子。然而在 2006 年，ANITA 接收到一個來自冰層下方的短促無線電脈衝。這不是反射訊號，也不是背景雜訊，而是一個明顯從地底傳來的信號。更詭異的是，它在 2014 年再次出現。
這些訊號的共同特點是：
- 來自冰層下方約 30 度角的方向
- 短促而強烈
- 不符合已知粒子行為模式
這些現象讓科學家感到困惑，因為根據現有理論，這些條件幾乎不可能自然發生。
微中子不是答案？研究團隊的最新發現
微中子被稱為「幽靈粒子」，因為它們幾乎不與任何物質發生交互作用，能夠輕易穿透地球。理論上，來自太空的高能微中子可以穿過地球，從另一側出現，並產生類似的訊號。
然而，研究團隊分析了位於阿根廷的 皮耶爾．奧格天文台（Pierre Auger Observatory） 自 2004 年至 2018 年間的大量數據後，並未發現任何匹配的事件。
這代表什麼？
粒子物理學家、研究共同作者 Stephaine Wissel 表示：
「我們可以很有信心地說，這些訊號不太可能是微中子造成的。」
這項發現看似讓謎團更加深邃，但也讓科學家更加確定：我們正在面對某種未知的物理現象。
為什麼這些訊號如此詭異？
讓我們回顧一下這些訊號的幾個關鍵特徵：
- 來自冰層下方
通常，宇宙射線產生的訊號是從上方進入大氣層。但 ANITA 探測到的訊號卻明顯來自下方，這意味著它們可能是從地球「出來」的。 - 極陡峭的入射角度
這些訊號以接近垂直的角度進入 ANITA 的接收器，這在宇宙射線中極為罕見。 - 短促而高能量的無線電脈衝
這些脈衝類似於某些罕見的高能微中子事件（如濤微中子），但數據無法完全吻合。 - 無法用現有模型解釋
無論是標準模型中的微中子，還是已知的宇宙現象，都無法完整解釋這些觀測結果。
暗物質？新粒子？還是未知的物理現象？
面對這些無法解釋的現象，科學界提出了各種假設：
1. 超新星殘骸或伽馬射線暴
曾有科學家推測，這些訊號可能來自遙遠的伽馬射線暴或超新星爆炸產生的粒子。然而，2006 年的事件並未對應到任何已知的天文事件。
2. 暗物質的痕跡
暗物質佔宇宙質量的約 27%，但我們至今無法直接觀測到它。某些理論認為，這些訊號可能是暗物質粒子相互作用的結果，但缺乏具體證據支持。
3. 新型粒子的證據
一些理論物理學家認為，這些訊號可能來自標準模型之外的新型粒子，例如惰性微中子（sterile neutrino）或其他超越我們理解範疇的粒子。
4. 無線電波的異常傳播現象
威索個人傾向於認為，這可能是一種尚未被理解的無線電波傳播現象。但問題是：這種現象為何只在南極出現？
後續追蹤：PUEO 計畫接棒探索
隨著 ANITA 計畫在 2016 年正式退役，科學家並未放棄追查這個謎團。它的繼任者——PUEO 計畫（Payload for Ultrahigh Energy Observations） 即將啟動，預計將具備更高的靈敏度與解析度。
研究人員希望透過 PUEO：
- 捕捉更多類似事件
- 驗證這些訊號是否為偶發現象
- 最終揭開它們的真實身份
正如威索所說：
「也許我們最終能偵測到真正的微中子，那樣的話，這一切就會變得更加令人興奮。」
結語：科學的邊界，就在未知的下一哩
南極冰層下的神秘電波，提醒著我們宇宙之大、人類所知之渺小。這些訊號或許只是宇宙送給我們的一小塊拼圖，但它們已經挑戰了我們對物理學最基本的認知。
在科學的世界裡，「不知道」不是失敗，而是探索的開始。每一次無法解釋的現象，都可能蘊藏著下一個重大發現的種子。
或許在不久的將來，我們終將揭開這些電波的真相，並再一次改寫人類對宇宙的理解。
