对话徐东莲，谈新科物理学诺奖得主哈尔岑：他永远把科学放在第一位，支持中国深海中微子望远镜

北京时间10月6日17时45分，2026年诺贝尔物理学奖揭晓，弗朗西斯·哈尔岑（Francis Halzen）获奖，表彰他对冰立方中微子天文台的决定性贡献，以及发现源自天体的高能中微子。 哈尔岑1944年出生于比利时，1969年获得比利时鲁汶大学博士学位。诺贝尔委员会评价，他为一种全新的天文学奠定了基础，他设想利用南极的冰川冰来捕获被称为中微子的神秘粒子。其成果便是冰立方中微子观测站（IceCube Neutrino Observatory）——它能够追踪来自遥远宇宙的中微子。 “他有非常强的人格魅力，也非常纯粹。在纷繁的大型科学合作组里，他永远把科学放在第一位。他就是这样坚定——科学放在第一位，把我们紧紧团结在一起。他永远为那些疯狂的想法而激动，也永远支持年轻人。” 自2009年就在IceCube开展研究的徐东莲告诉澎湃科技，在IceCube学习工作的十几年里，哈尔岑对她的影响是巨大的。 如今，徐东莲是上海交通大学物理与天文学院副教授、李政道研究所长聘学者、南海中微子望远镜项目（海铃计划）发起人和首席科学家，“我们在南海建的海铃望远镜，目标是比IceCube提升10倍的能力、分辨三种不同中微子。建成后会有全新的突破，产生重大科学成果。” 中微子是构成物质世界最基本的粒子之一。被称为“幽灵粒子”的它，携带着宇宙最深处的奥秘。中微子的诞生往往与宇宙中的极端事件有关，例如宇宙大爆炸、超新星爆发、双中子星并合、黑洞爆发等。其中，高能中微子主要源于宇宙射线与尘埃和气体的碰撞。 普通的宇宙粒子在穿梭宇宙的过程中，会被星际气体、尘埃遮挡，还会被宇宙磁场偏转路线，抵达地球时早已丢失大量原始信息。而中微子则截然不同，它几乎不与任何物质发生反应，穿越茫茫宇宙、恒星星体甚至地球本体都畅通无阻，飞行过程中不会跑偏方向、也不会损耗能量。 徐东莲告诉澎湃科技，中微子是一种不带电的基本粒子，穿透力极强。即便在极端宇宙中那些致密到连光都无法穿透的区域，它也能轻易逃逸而出。因此，中微子是探索极端宇宙非常理想的信使。 “捕捉它也非常难了，因为它都不怎么爱反应，就跟过无人之境一样。”徐东莲说，以IceCube南极实验为例，假设有100万个高能中微子穿过，平均大约只有一个会发生反应。“它跟光不一样，光穿过去你都能看见，中微子穿过去都不反应，所以很难捕捉。即使它发生反应，也是与原子核中的夸克相互作用，释放出微弱的蓝光。” 1988年，哈尔岑首次提出在南极捕获中微子的构想。南极的冰不受各类干扰，这里地质稳定，没有地震。哈尔岑和他的构想很快获得了其他研究人员的支持，而仅仅几年后，便在冰中对传感器进行了初步测试。 能量极高的宇宙中微子极为罕见，因此需要极其巨大的冰体量，才能观测到足够数量的碰撞。2011年建成的“冰立方”覆盖了整整一立方公里。研究人员很快发现了首批高能中微子，并在几年后得以发表他们的发现：这些中微子必定源自我们太阳系之外的遥远之处。 徐东莲说，2012年，哈尔岑团队发现了这些来自天外的中微子，证明了中微子确实存在，从而开创了高能中微子天文学这一全新学科领域，也为人类观测宇宙提供了一种全新手段。在极端天体过程中，中微子和引力波往往率先逃逸，它们穿透力极强，能够传播极远的距离，因此，中微子与引力波共同构成多信使天文学时代两大主要驱动的信使。 “我在IceCube学习工作十几年，哈尔岑对我的影响是巨大的。”在徐东莲眼中，哈尔岑是一位极度纯粹的物理学家。理论物理学家出身的他能够带动一群做实验的人，把一个天马行空的想法一步步落实。他甚至能从柏林街头招募一位弹吉他的编程高手进入团队，搭建起整个分析软件框架。他既有能力对接政府高层，也擅长与各式各样的人才互动，将他们招致麾下，为那个天马行空的想法共同创造。而所有参与其中的人，都乐在其中。 “他有非常强的人格魅力，也非常纯粹。在纷繁的大型科学合作组里，他永远把科学放在第一位。他就是这样坚定——科学放在第一位，把我们紧紧团结在一起。他永远为那些疯狂的想法而激动，也永远支持年轻人。” 徐东莲说，哈尔岑支持年轻人的“野心”和勇敢的想法，擅长营造一种让所有人都感到愉快、只专注于科学讨论的氛围。无论什么样的思想、什么样的想法，他总是鼓励；无论你的想法多么疯狂，他都鼓励你去试一试。 徐东莲曾指导过哈尔岑的一名研究生。“我们经常去他办公室，带着各种有的没的想法去和他碰撞。有一次，我和他的研究生拿着一个连我们自己都觉得可能不太可行的想法去找他聊，倒不是一定要请他定夺——在科学领域，大家都是在探索，未必需要谁来定夺——而是希望他能和我们一起完成思维的闭环。” “我们跟他聊了半天，他都是很鼓励，然后我们就回去探索了半年，我发现这事还是太难了。我又回去跟他说这事太难了，我们要再换一个方向，换一个方法。他说，其实当时他就觉得不太行，但是他不想打击我们。” 徐东莲说，哈尔岑就是这样的风格，“他把我们当成一群富有想象力、充满好奇、很有能力、甚至有点天才的小朋友，带着我们一起玩。” “IceCube的发现在诺奖的预测风向标里有好几年了。”徐东莲说，今年哈尔岑获得诺贝尔奖，这只是一个开端，与引力波天文学一样仅仅是开始，未来这一领域还会诞生更多诺奖级的成果。 2018年，徐东莲回国组建团队，启动了“海铃计划”，探索建设中国首个深海中微子望远镜，通过捕捉高能（亚TeV到PeV量级）天体中微子来探索极端宇宙。诺奖委员会放的视频里，全球中微子望远镜布局中，“海铃计划”赫然在列。 徐东莲说，想要捕获这些近乎“隐身”的中微子，需要一个极其庞大、纯净且处于黑暗环境中的探测器。南海3000米以下的水体，以良好的水质、近乎完全黑暗的环境和天然的屏蔽，成为建设巨型中微子望远镜的理想场所。 2021年9月初，“海铃探路者”项目团队完成首次海试任务，验证了预选海域作为中微子望远镜台址的可行性，为“海铃计划”的后续推进奠定了基础。海铃团队在这些重要结果基础之上，完成了海铃中微子望远镜的概念设计。 中微子天文图示。中微子可轻松逃逸极端、致密的宇宙和天体环境，其在宇宙中传播不因磁场而改变方向，是追根溯源、研究极端天体现象的理想信使。 2022年底，海铃望远镜项目启动。它选址在我国海域靠近赤道一个深约3.5公里的深海平原，直径约4公里、占地约12平方公里，由1200根线缆组成，预计在2030年前后建成，设计寿命20年。 “我们在南海建的海铃望远镜，目标是比IceCube提升10倍的能力、分辨三种不同中微子。建成后会有全新的突破，产生重大科学成果。”徐东莲表示。 中国科学院院士、海铃望远镜项目负责人景益鹏曾表示，我国在多波段望远镜、空间引力波和低能中微子观测站方面均有布局，海铃高能中微子望远镜将填补我国多信使天文观测网中尚且空缺的重要一环，促进和完善我国多信使天文观测网建设。 “哈尔岑经常会到李政道研究所，也在论坛上公开表达对 ‘海铃计划 ’的支持。他曾表示，海铃望远镜计划将为下一代中微子天文开辟新的篇章。”徐东莲说，她从哈尔岑身上学到的，是一种勇敢而执着的精神：再难的事情，只要想法先到了、思想上先抵达了，行动上便尽一切可能调动能动性，团结一切可以团结的人，把事情一步步往前推。只要保持乐观，再难的事也终能做成。 试想，400年前伽利略发明光学望远镜，人类才真正开始借助工具观测天空；到今天，我们对宇宙的理解已经发生了深刻变化。这是一个全新的领域，更是一扇观测宇宙、理解宇宙的全新窗口。“我很激动，也希望更多年轻人能加入我们，就像上世纪八九十年代IceCube启动时那样，吸引了一批有着天马行空想法的年轻人。”