南极脉冲瞬变天线（ANITA）实验检测到了这些不寻常的无线🛜电脉冲，该实验在南极洲上空的气球上搭载了一系列仪器，旨在检测宇宙射线撞击大气层产生的无线🛜电波。
据包括宾夕法尼亚州立大学科学家在内的一个国际研究团队称，位于南极洲的宇宙粒子探测器发射了一系列奇异的信号，违背了目前对粒子物理学的理解。南极脉冲瞬变天线（ANITA）实验检测到了这些不寻常的无线🛜电脉冲，该实验在南极洲上空的气球上安装了一系列仪器，旨在检测宇宙射线撞击大气层产生的无线🛜电波。
这项实验的目的是通过分析到达地球的信号，深入洞察遥远的宇宙事件。研究团队说，这些信号--一种无线🛜电波--似乎来自地平线以下，而不是从冰上反射出来，这种方向无法用目前对粒子物理学的理解来解释，可能暗示着科学界以前未知的新型粒子或相互作用。
研究人员在《物理评论快报》（Physical Review Letters）杂志上发表了他们的研究成果。
物理学、天文学和天体物理学副教授斯蒂芬妮-维塞尔（Stephanie Wissel）说：“我们探测到的无线🛜电波角度非常陡峭，就像在冰表面以下30度的地方。”她在 ANITA 团队中工作，寻找来自难以捉摸的中微子的信号。
她解释说，根据他们的计算，在到达探测器之前，异常信号必须穿过数千公里的岩石并与之相互作用，这本应使无线🛜电信号无法被探测到，因为它会被岩石吸收。
维塞尔说：“这是一个有趣的问题，因为我们实际上仍然无法解释这些异常是什么，但我们知道的是，它们很可能并不代表中微子。”
中微子是一种不带电荷的粒子，也是所有亚原子粒子中质量最小的粒子，在宇宙中大量存在。中微子通常由太阳等高能源或超新星甚至宇宙大爆炸等重大宇宙事件发射，因此中微子信号无处不在。不过，这些粒子的问题在于它们出了名的难以探测，维塞尔解释说。
她说：“你的拇指指甲里随时会有十亿个中微子经过，但中微子并不真正发生相互作用。因此，这是一个双刃剑问题。如果我们探测到它们，就意味着它们已经走了这么远的路，却没有与其他任何东西发生相互作用。我们探测到的可能是来自可观测宇宙边缘的中微子。”
之所以将 ANITA 放在南极洲，是因为这里几乎不会受到其他信号的干扰。为了捕捉发射信号，气球上的无线🛜电探测器被派到绵延的冰层上空飞行，捕捉所谓的冰雨。
维塞尔补充说，一旦被探测到并追踪到它们的来源，这些粒子所能揭示的宇宙事件甚至比最高功率的望远镜🔭还要多，因为这些粒子可以不受干扰地以几乎和光速一样快的速度传播，为发生在光年之外的宇宙事件提供线索。
维塞尔和世界各地的研究团队一直在努力设计和建造特殊的探测器，以捕捉敏感的中微子信号，即使是相对较小的信号。她说，即使一个微小的中微子信号也蕴藏着一个信息宝库，因此所有数据都具有重要意义。
维塞尔说：“我们使用无线🛜电探测器来尝试建造真正的大型中微子望远镜🔭，这样我们就可以追求相当低的预期事件发生率，”她设计了在南极洲和南美洲发现中微子的实验。
ANITA 就是这些探测器中的一个，它被放置在南极洲，因为这里几乎不会受到其他信号的干扰。为了捕捉发射信号，气球上的无线🛜电探测器被送到绵延的冰层上空飞行，捕捉所谓的冰雨。
选择和搜索过程后的剩余事件。上图显示相机📷️触发的像素，最早的像素为紫色，最后一个像素为红色。下图显示了使用GF重建在上行模式下拟合的重建轮廓。信号在像素上的时间演变被划分为50 ns的区间，以提供来自不同大气深度的信息。
维塞尔说：“我们在气球上安装了这些无线🛜电天线，让它在南极洲冰层上方 40 公里处飞行。我们把天线对准冰层，寻找在冰层中相互作用的中微子，这些中微子会产生无线🛜电辐射☢️，然后我们可以用探测器探测到它们。”
这些与冰相互作用的特殊中微子被称为τ中微子，会产生一种被称为τ轻子的次级粒子，这种粒子会从冰中释放出来并发生衰变。τ轻子是一个物理学术语，指的是粒子在太空中传播并分解成其成分时如何损失能量。这会产生被称为“空气簇射”的排放物。
维塞尔解释说，如果肉眼可见，气流显像就像一个朝一个方向挥舞的烟火，后面还拖着火花❇️。研究人员可以区分冰和气流两种信号，从而确定产生信号的粒子的属性。
维塞尔表示，这些信号可以追溯到它们的源头，就像以一定角度抛出的球会以同样的角度反弹一样。不过，最近的异常发现无法以这种方式追溯，因为角度比现有模型预测的要大得多。
斯蒂芬妮-维塞尔和世界各地的研究团队一直致力于设计和建造特殊的探测器，以捕捉敏感的中微子信号，即使是相对较小的信号。她说，即使一个微小的中微子信号也蕴藏着一个信息宝库，因此所有数据都具有重要意义。
通过分析从 ANITA 多次飞行中收集到的数据，并将其与数学模型以及对常规宇宙射线和上行气流的大量模拟进行比较，研究人员能够过滤掉背景噪声，并排除其他已知粒子信号的可能性。
研究人员随后交叉比对了来自其他独立探测器（如冰立方实验和皮埃尔-奥格天文台）的信号，看看其他实验是否捕捉到了与ANITA发现的信号类似的上行气流数据。
维塞尔解释说，分析表明其他探测器没有记录到任何可以解释ANITA探测到的信号，因此研究人员将该信号描述为 “反常 ”信号，这意味着导致该信号的粒子不是中微子。
她说，这些信号并不符合粒子物理学的标准图景，虽然有几种理论认为这可能是暗物质的暗示，但由于缺乏冰立方和奥格的后续观测，因此可能性很小。
奥格天文台（顶部）和 ANITA III 飞行（底部）的曝光度随流星雨能量的变化， E以及注射高度， ℎ，在天顶角范围内积分 110° ≤θ≤130°，表示到达方向的各向同性分布。灰色区域表示统计数据不足。
维塞尔解释说，宾夕法尼亚州立大学建造探测器和分析中微子信号已有近10年的时间，她的团队目前正在设计和建造下一个大型探测器。维塞尔说，这个名为 PUEO 的新探测器体积更大，探测中微子信号的能力更强，它将有望揭示异常信号到底是什么。
维塞尔说：“我的猜测是，在冰层附近和地平线附近会出现一些有趣的无线🛜电传播效应，我并不完全清楚，但我们确实探索了其中的几种，我们也还没有找到任何一种，”维塞尔说。
“所以，目前，这是一个长期存在的谜团，我很高兴，我很高兴当我们使用极地观测地球观测卫星（PUEO）时，我们会有更好的灵敏度。原则上，我们应该会发现更多的异常现象，也许我们会真正了解它们是什么。我们还可能探测到中微子，这在某些方面会更令人兴奋。
宾夕法尼亚州立大学的另一位合著者是物理学博士候选人安德鲁-泽奥拉（Andrew Zeolla）。
