物理诺奖得主用南极冰造望远镜 开启中微子天文学新时代

2026年诺贝尔物理学奖近日公布，获奖者是比利时裔物理学家弗朗西斯·哈尔岑，他目前担任美国威斯康星大学麦迪逊分校教授。这是自1992年法国科学家夏尔帕克之后，该奖项再次由一位科学家单独获得。

现年82岁的哈尔岑获奖原因是他对冰立方中微子天文台作出了关键性贡献，并成功发现了来自天体物理源的高能中微子。至此，中微子研究已第五次获得诺贝尔奖垂青。中微子素有“幽灵粒子”之称，它不带电、质量极轻，运动速度接近光速。每秒有数以万亿计的中微子穿透人体和地球，但人们却完全无法察觉。

中微子的概念最早由奥地利裔美籍理论物理学家泡利于1930年提出。他在研究放射性现象时发现能量守恒定律似乎出现了偏差，于是推测存在一种尚未被发现的粒子带走了那部分能量。尽管泡利本人认为这种粒子或许永远无法被探测到，但后来的实验最终证实了他的假设。

宇宙线的起源一直是物理学界的难题。这些高能粒子的能量远远超过地球上任何实验室所能产生的水平。由于中微子不带电，且几乎不与物质发生相互作用，它们能够将宇宙深处的信息携带到地球。中微子由此成为探索宇宙的重要工具，因为其在穿越宇宙的过程中，方向和能量都不会发生改变。

为捕获中微子，哈尔岑提出在南极冰层中建设探测装置。南极冰盖厚达数千米，且透明度极高，非常适合中微子探测。1988年，哈尔岑开始推动这一项目，经过长期努力，最终说服了多个国家的科学家和资助机构参与其中。1996年，首个试验性探测器AMANDA开始运行，验证了方案的可行性。2004年，冰立方中微子天文台正式开工建设，2010年建成。该探测器总造价约2.7亿美元，在冰下1450米至2450米之间布设了5160个篮球大小的光电传感器。

2013年，冰立方探测到28个高能中微子事件，其中两个尤为突出，能量超过1 PeV。这两个中微子被命名为“厄尼”和“伯特”，标志着人类首次确认捕捉到来自太阳系外的高能中微子。2017年9月，冰立方再次探测到一个高能中微子，并借助与其他望远镜的联合观测，成功追踪到其来源——一个距地球40亿光年的耀变体。2023年6月，冰立方利用机器学习技术对十年数据进行分析，绘制出首张由中微子拍摄的银河系图像，揭示了此前未知的宇宙信息。