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南極極頂的艾孟森─史卡特南極站附近，未來將架設範圍達一百平方公里的ARA天壇陣列。
二○一一年十二月，設在南極極頂的美國科學研究站「艾孟森 ─ 史卡特南極站」（Amundsen-Scott South Pole Station）僅有零下四十度。離工作站幾公里處，工作人員正忙著施工，在厚厚的高原冰層，打出兩百公尺的洞，埋入台灣研發製造的天線。
這是台灣科學團隊首次踏上南極大陸進行科學實驗，台大物理系暨天文物理所講座教授陳丕燊領軍的「天壇陣列國際合作計畫」（Askaryan Radio Array, ARA），預計用四年時間在南極大陸架設三十七座天線測量站，範圍達一百平方公里的無線電天線陣列，完工後將是全世界最大微中子天文台。
何謂微中子？
宇宙中的所有物質都是由基本粒子組成的，基本粒子有費米子（fermion）和玻色子（boson）兩大類，費米子又分為夸克（quarks）和輕子（lepton）兩大家族，共十二個基本粒子。這十二個基本粒子中有三個是微中子，包括電微中子、渺微中子與陶微中子，佔了四分之一。不幸的是，微中子是反應活性最差的粒子，它不帶電荷，可以輕易穿透固態物質，雖然比重不低，卻很難觀測，科學家的理解也最少。大家
對天文物理學家來說，微中子是非常讓人振奮的發現。萬里迢迢、親赴南極測試ARA首座天線的陳丕燊解釋，科學家一直希望透過觀察各種粒子，來勾勒宇宙的形貌，但質子會受到宇宙紅外線及宇宙微波背景輻射（cosmic microwave background, CMB）影響，限制它在宇宙的穿透性。銀河系內外的磁場也容易讓質子路徑偏折。
只有質量輕到幾乎以光速前進的微中子，因為不受其他物質干擾，就算是從宇宙最邊緣之處發射出來，也能一路暢行無阻到達地球。因此，如果我們可以觀測微中子，就可以回推宇宙邊緣到底發生了什麼事，這正是ARA計畫的研究目的。
問題是，怎麼觀測微中子？
逮捕微中子
一九六○年代，俄國物理學家阿斯卡瑞安（Askaryan）提出一個有趣的概念。他認為，儘管微中子本身不帶電，它在穿透極緊密的物質時，如果湊巧與一個原子核發生交互作用，會產生一對正負電子，新產生的正子和電子又會各自產生另一對正負電子。正負電子對會一分為二、二分為四、造成十億、百億個正負電子對，沿著最初微中子自宇宙來到地球的方向，繼續以接近光速的速率前進，這種現象稱為「簇射」（shower）。
而因為正子較易被吸收，所以原本中性的「簇射」會轉變成帶電體，一般來說,光在介質中的速度會小於它在真空中的速度, 而當帶電粒子的速度超過光在介質中的速度時，會發出一種名為「切仁可夫輻射」（Cherenkov radiation）的光。科學家便可利用這個效應來觀測微中子。
「阿斯卡瑞安效應」直到二○○○年左右才由史丹佛直線加速器中心（SLAC）驗證。ANITA團隊利用SLAC加速器模擬微中子的簇射，將放射線打入沙箱、鹽礦，都產生預期中的同調微波，確認了「阿斯卡瑞安效應」。
南極的冰塊當靶
二○○六年，在史丹佛當年發現夸克存在的實驗室，陳丕燊與ANITA團隊以數噸重的大冰塊模擬南極實驗，將天線探測器用鷹架吊在半空中，觀察放射線打入冰中的狀況，也證實「阿斯卡瑞安效應」。
ANITA團隊接著把研究移師南極，只因為那裡有幾百萬年、幾千萬年累積下來三千公尺厚的冰層。這樣的巨大冰塊就像一個很厚的靶，能阻擋超高能微中子，這開啟了由台灣、英國、美國協同合作計畫ANITA（Antarctic Impulsive Transient Antenna）。
ANITA是搭載在高空氣球上的天線陣列，用NASA的高空氣象氣球，將探測器吊到南極上方三十公里，永晝的時候，可以利用太陽能電板儲電，讓它跟著南極自轉的氣旋，圍繞著南極，向下觀測南極洲巨大的冰表面是否有微中子反映訊號，兩周繞一圈，永晝結束前收回。ANITA帶回了可能的微中子證據，證明「阿斯卡瑞安效應」在南極是可行的。
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