F或者叫做标准模型的东西，粒子物理学的基础理论正面临着一长串非标准数据。中微子振荡、暗物质和能量、物质和反物质之间的不平衡、量子引力——有越来越多的自然现象似乎与之不相符。
现在可能有一个新条目。两年前，一个气球出生的实验在南极冰层上空漂浮寻找中微子，发现了一些不寻常的现象：粒子特征在移动向上从地球上的角度看，他们穿过了5000公里的岩石。这些粒子的能量足够高，标准模型可以禁止这种对物质的粗心忽视。
这些数据引起了一系列的猜测。有些，比如地球内部正在衰变的暗物质，或者一种新形式的中微子，代表了标准模型之外的新物理学。其他的则更为寻常:例如，这些信号可能是由一些未被考虑的物理现象造成的，这些物理现象使一个正常的、向下运动的中微子看起来像是在向上运动。
然后，两周前，宾夕法尼亚州立大学的一个物理学家团队指出，两次阿尼塔探测，加上在一个完全不同的实验中三次不寻常的中微子探测，也在南极洲，都可以用一系列涉及stau的粒子碰撞和衰变来解释。
stau是由超对称性提出的一种假设的、从未被探测到的粒子。根据超对称理论，每一个费米子粒子(如电子或粒子)都有一个自旋不同的伙伴(自旋是亚原子粒子的一种量子力学性质)。为了方便起见，这些超级搭档带上了他们普通(非超级)双胞胎的名字，但名字前面加了一个“s”。电子的超伴侣是选择电子。tau的超级搭档是stu。
如果超对称被证实，它将有可能解决物理学中许多悬而未决的问题，可能包括暗物质。来自宾夕法尼亚大学的研究小组计算了标准模型可以解释这些数据的可能性——它是微小的——并认为，目前被解释为标准介子粒子轨迹的三次冰立方事件，实际上是tau及其超级伙伴的结果。
上周，我采访了德里克·福克斯(Derek Fox)，他是该团队出版的一本预印本的第一作者。
这些事件对于标准模型有多大问题？
这两个ANITA事件显然与标准模型相矛盾。对于这些事件，标准模型已经失效。你做不到。它被排除在一万亿的几个部分之外。由于存在标准模型的解释，这三次冰立方事件有更多的不确定性。我们的底线数字是，有91%的信心冰立方事件偏离了标准模型。这不是一个高水平的自信。在某些情况下，你甚至不会发表它。我们只是在论文中提到它，因为我们认为它在上下文中非常有趣。
你认为异常事件是如何产生的?
这是一系列疯狂的事件。来自天体物理源的超高能量中微子撞击地球，并在不知不觉中穿过大气层。在地球内部，它只有几百公里，然后它相互作用，产生了一对标准模型以外的粒子。这对粒子中的一个被称为“斯陶”的粒子在衰变之前会在地球上再走几千公里。
史塔乌怎么能在腐烂之前穿越地球这么多地方呢？
stau是tau的超对称伙伴。它衰变成轻子(我们也叫它轻子)，这是一种已知的标准模型粒子，加上质量最小的超对称粒子，这是暗物质的候选粒子。但是暗物质的候选物质相互作用非常弱。因此，stau到这个粒子的衰变率，加上tau，是相对较低的。它的寿命比任何质量相同的标准模型粒子都要长。就像一辆大卡车在地球上巡航。
恐龙到处都有疯狂的宇宙射线簇从地球表面喷发出来。
stau衰变后会发生什么？
它产生的暗物质候选粒子无论出于何种目的都无法被探测到，因此它逃逸了。它产生的τ中微子在衰变为τ中微子之前可能会达到100公里左右，而τ中微子可以再运行200公里。如果tau中微子衰变，那么它会在某种再生过程中使tau再次出现。最后，如果你幸运的话，tau中微子使tau离地球表面足够近，使tau本身在衰变之前逃逸。如果它逃逸并在大气中腐烂，它会像安妮塔看到的那样形成一场阵雨。
为什么暗物质粒子不会衰变?
在超对称模型中，质量最小的超对称粒子在数十亿年内是稳定的。这是因为它有了新的对称性和新的守恒原理。如果暗物质粒子只是自行衰变，它就违反了守恒原理。这有点像电子的衰变。电子是质量最小的带电粒子，因此它不会衰变，谢天谢地。想象一下，如果电子衰变，我们来到这里的可能性有多大。
你提议的顺序似乎太巧合了。数字必须精确排列才能让我们看到这些。
我完全同意你的观点，我们有一些疯狂的宇宙巧合正在发生。这种粒子的特性加上撞击地球的高能中微子扩散通量的特性，必须是正确的，才能使它发生。然后，地球必须有一定的大小，大气层必须有一定的密度以某种方式透明。这有点疯狂。当我终于开始欣赏这个场景的时候，我一直在思考这个问题，我想，哦，天哪，这在我们的生活中一直发生。这就发生在地球上。这些高能量的中微子在地壳中相互作用产生了这些超对称粒子，这些超对称粒子穿过地球，然后通过一系列的衰变，产生向上的宇宙射线簇，像罗马蜡烛一样熄灭。它已经发生了数十亿年，在整个人类历史上。恐龙到处都有疯狂的宇宙射线簇从地球表面喷发出来。
除了安妮塔看到的上升的阵雨，你认为冰立方也探测到了陶斯。如何?
如果tau接近地球表面，并且穿过冰立方探测器的冰层，那么它将在冰立方探测器上留下轨迹类型的特征。我们断言，对于冰立方数据中一些非常高能的轨迹，最简单的解释是超高能量tau粒子。
你是如何搜索冰立方活动的?
冰立方的合作团队决定，他们将发布一份超过200tev的截止能量的活动目录。这个目录包括36个事件。幸运的是，这些是我们真正感兴趣的事件，以便识别可能隐藏的seecr，正如我们所说的(亚eev地球辐射宇宙射线)。这是我们使用的数据，我认为我们有三个很好的tau候选蛋白。也许有可能对冰立方的数据进行更详细的分析。tau的质量是μ子的17倍[Ed:这三个候选轨迹目前归属于μ子]，我怀疑这一定会对探测器中光沉积的模式产生某种影响。但我无法证明。我还没准备好分析报告。我确实有一些办法。
为什么IceCube没有识别出这些轨迹是来自tau粒子?
冰立方是一套在冰里的照片探测器。当一个高度相对论性的带电粒子穿过冰层时，它会喷出这种蓝色切伦科夫光的电磁音爆。这就是冰立方探测到的。利用所有这些光子探测，它的科学家重建了粒子的角度和轨迹。但是光的测量并没有告诉你粒子的质量，或者它的能量。它告诉你洛伦兹因子，也就是能量除以质量。所以，如果你知道它是介子，那么你就知道它的质量和能量。但是，如果你错了，它实际上是一个，因为tau的质量是μ子的17倍你的能量估计太低了17倍。如果有一两个陶斯溜走了，你怎么知道?答案是你不会，除非你专门去找他们，而我们就是这么做的。 There’s no sore thumb sticking out there.
超对称性的一大吸引人之处是它为我们提供了暗物质的一个实际候选。
你是第一个怀疑冰立方的伪装头颅痕迹的人吗？
我们不是第一个。我认为这比其他任何一家都重要的报纸是基斯特勒和拉哈写的。出版年是2018年，但实际上它是在去年的arXiv上发布的，所以在他那个年代已经有一年半的时间了。他们确定了这个特殊的事件，IceCube 140611，我们在论文中花了一整节的时间来讨论它。他们说，如果你认为它是μ介子，那么这个事件的性质真的很奇怪，如果你把它当作τ，也许它们更有意义，即使当你把它当作τ时，它的能量要高得多，因此冰立方遇到中微子的可能性要小得多。实际上，我们所做的是把一些硬数字记下来。他们从未就统计上不太可能发生的那件事在地下埋下任何赌注，我们现在已经这么做了。我们还确定了另外两个候选事件。
如果我们看到了超对称的新证据，这对物理学意味着什么?
如果你认为标准模型是一个拉格朗日模型它反映了所有已知的粒子以及这些粒子之间的相互作用，那么拉格朗日模型中各项翻倍的前景，就像超对称理论中所做的那样，是我们对宇宙的想象中一个非常戏剧性的变化。超对称的一大吸引力在于它为我们提供了一个暗物质的真实候选，在质量最低的超对称伙伴粒子中。
如果这一切都是硬件错误呢?
这是不可能的。如果你愿意，你可以继续和安妮塔的人交谈，但是这些事件会在多个航班上被检测到，每个航班都有多个无线电天线。天线和频率上的特征信号与空气淋浴的解释一致。在这一点上，我们已经远远超越了硬件故障。
ANITA团队正在考虑什么替代解释?
我在这里读茶叶，但我想他们可能会担心，一场下行的宇宙射线阵雨可能会在途中产生双重反弹，因此它会撞到冰上，然后返回到模拟直接观测的设施。但是，坦率地说，我认为这极不可能发生。
如果有一两个陶斯溜走了，你怎么知道?答案是你不会，除非你专门去找他们。
为什么大型强子对撞机(LHC)没有发现这种粒子?
大型强子对撞机启动后，Atlas和CMS实验一直在寻找slepton粒子，包括stau。他们还没有找到它，但他们一直在把stau的质量下限随时间向上推。他们只是还没有足够的数据。
斯托可能的质量范围是什么?
如果超对称伙伴粒子质量的尺度超过1000 GeV，超对称性基本上会破裂。我们需要一个大于，比方说400 GeV的质量来避免产生到目前为止LHC搜索中可能出现的事件。
你为什么在论文中使用蒙特卡罗模拟?
我们非常感谢Alvarez-Muñiz团队将我们使用的蒙特卡洛软件整合在一起。地球不是一个单一的同质的球体均匀密度的物理学家说,它不是一个球形头奶牛,所以,如果你真的想解决这个问题的频率τ中微子可以通过地球和生成一个外向传播τ在远端,蒙特卡洛实现是路要走。这个软件通过一个又一个的中微子来追踪它，并在地球上追踪它。这有点超出了铅笔和纸的能力，主要是因为再生过程。
帮助解释这些具有潜在革命性的数据感觉如何？
我想说没有人比我更惊讶了。但它是这样从天而降的。大约一个月前，当我意识到所有的拼图碎片是如何完美地组合在一起时，我就一直在努力应对这种情况。非常努力地工作，试着从各个角度考虑问题:可能的负面或反驳的方面，事情行不通的方面，未来研究最有希望的途径，最高的优先级，诸如此类的事情。从实现到提交到arXiv，我们花了整整29天的时间。
这对科学来说是一个危险的速度。
这太危险了。这实际上有点太恰当了。我有点衣衫褴褛。
迈克尔·西格尔鹦鹉螺总编辑。
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