2024年12月20日凌晨,南极洲,天空蓝得几乎发白。芝加哥大学的科学家站在冰原

夜安赏世界 2026-02-10 10:38:38

2024年12月20日凌晨,南极洲,天空蓝得几乎发白。芝加哥大学的科学家站在冰原上,看着他们花了5年时间打造的仪器被一个巨大的气球带上天空,越飞越高,越飞越小,最后消失在视野里。

这台仪器叫 PUEO,全称“超高能观测载荷”。它的任务有点疯狂:在大约36.5公里的高空飞行三周多,用整个南极大陆当探测器,去搜寻一种从未被人类捕获的粒子。

这种粒子叫极高能中微子。

中微子大概是宇宙中最“社恐”的粒子了。它们每时每刻都在穿过我们的身体,每秒钟大约有上万亿个,但几乎不跟任何物质发生反应。一个中微子可以轻松穿透整个地球,就像地球压根儿不存在一样。

普通的中微子已经够难抓了,但科学家更想找到的,是其中能量极高的一小撮。理论预测,宇宙中应该存在一些中微子,它们携带的能量比欧洲大型强子对撞机加速出来的粒子还要高得多。这类超高能中微子至今从未被探测到。如果能抓住哪怕一个,就等于打开了一扇窗,让我们窥见宇宙中最暴力的角落:黑洞周围的炼狱,中子星相撞的现场,那些产生极端能量的地方。

问题是,怎么抓?

PUEO 团队的方案堪称天才:利用覆盖南极洲的巨大冰盖。

冰有一个很妙的特性,它对无线电波几乎是透明的。如果一个超高能中微子撞上了冰层中的原子,碰撞会产生无线电波,信号穿过冰层和上方的空气向外传播。PUEO 要做的,就是飞到足够高的地方,竖起天线,去听这些信号。

从36.5公里的高度俯瞰,PUEO 一次能“看到”将近155万平方公里的冰面,基本上是把整个南极洲当探测器在用。

发射本身是一场赌博。

南极以极端天气闻名,而气球发射需要从地面到近太空的整个大气层都保持稳定。气球和载荷加起来长达约213米,大气层中任何一层出现强风切变,都可能酿成灾难。发射窗口可能在任何时间打开,白天或半夜,团队必须随时待命。

PUEO 运气不错,第一次尝试就成功了。但升空只是挑战的开始。

接下来的23天里,科学家轮班不间断地监控仪器状态。PUEO 被设计成尽量自主运行,但飞行中还是出了状况:载荷的旋转速度比预期慢,导致太阳长时间照射同一侧,仪器温度不断攀升。团队紧盯温度数据,全力防止过热烧毁设备。在这种任务里,每一秒都是宝贵的数据采集时间,任何部件出故障,都意味着无法弥补的损失。

三周多以后,气象预报显示风向即将改变。团队决定收工。他们需要让 PUEO 降落在车辆能到达的地方,否则数据就拿不回来了。

NASA 切断了 PUEO 和气球之间的连接,打开降落伞。PUEO 缓缓飘落,着陆在南极点以北约320公里的一片冰面上。

仪器上的“黑匣子”装着整个任务期间采集的50到60TB数据。检索团队赶到着陆点取回了它。数据将从南极辗转运回芝加哥,然后开始漫长的分析:校准、分类、筛选,看 PUEO 是否捕捉到了那些来自其他星系的超高能信使。光是在计算机上跑一遍数据就需要大约一个月。第一批结果预计一年后才能出来。

PUEO 可能发现了宇宙中能量最高的粒子,也可能什么都没找到。即使没有捕获超高能中微子,这些数据仍然能帮助我们理解宇宙中那些最极端的环境是如何运作的。

而那群熬了三周多夜班的科学家,眼下最期待的事情非常简单:气球落地了,我们终于可以好好睡一觉了。

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图源:NASA/Scott Battaion

信源:Louise Lerner 发在 芝加哥大学官网 的新闻稿

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