在南极冰层下“看”宇宙，82岁物理学家独享诺贝尔物理学奖

北京时间10月6日晚，瑞典皇家科学院宣布，将2026年诺贝尔物理学奖授予物理学家弗朗西斯·哈尔岑（Francis Halzen），表彰他“对冰立方中微子天文台（IceCube Neutrino Observatory）的决定性贡献，以及发现源自天体的高能中微子”。 与近年来常由两到三名科学家分享不同，今年82岁的哈尔岑一人独享诺贝尔物理学奖及1200万瑞典克朗（约合人民币802万元）奖金。这是自1992年以来，时隔34年再次出现物理奖由一人独得的情况。 “弗朗西斯·哈尔岑领导了一支国际研究团队和工程师队伍，为我们提供了一台了不起的仪器。”诺贝尔物理学委员会主席马克·皮尔斯在一份声明中说。 哈尔岑今年82岁，出生于比利时，目前任职于美国威斯康星大学麦迪逊分校。拼多多创始人黄峥曾在该校获得计算机科学硕士学位。 他在诺奖发布会现场连线时说，以前有人预测过他可能获得诺奖，但真正公布时仍让他觉得奇怪。他还说自己正在准备一份项目申请，希望获奖能助力获批，这引起了现场的一阵笑声。 中微子被称为“幽灵粒子”，它们几乎不与物质发生相互作用，但每时每刻都有大量中微子穿过人体和地球，人类很难察觉它们的存在，也极难将其捕获。 哈尔岑最重要的贡献，是推动科学家把南极地下约一立方公里的天然冰层变成了一台巨型“中微子望远镜”，并最终用它证明，来自遥远宇宙的高能中微子能够被人类捕捉。 南极的冰有许多优势：不受各种干扰，且该地区地质稳定，没有地震。哈尔岑从上世纪80年代开始研究利用天然冰层建造中微子望远镜的可能性，参与了IceCube前身AMANDA实验。1991年，哈尔岑等研究人员在《自然》发表实验结果，证明在冰层中利用光学传感器探测中微子在技术上具有可行性。 此后，研究团队正式提出在南极建造一个立方公里规模的中微子探测器，威斯康星大学麦迪逊分校成为牵头机构，哈尔岑是首席研究员。 记者查阅了冰立方中微子天文台项目官网。据介绍，IceCube位于阿蒙森-斯科特南极点站，利用地下约一立方公里的天然冰层探测几乎无质量的中微子。这些高能“宇宙信使”为探测最剧烈的天体物理源头提供了信息，例如恒星爆发、伽马射线暴，以及涉及黑洞和中子星的灾变现象。 它的主体位于地下约1450—2450米，共有5000多个数字光学模块（DOM），分布在86条垂直探测器串上。IceCube并不是直接看到中微子。极少数中微子与冰中物质发生相互作用后产生带电次级粒子；这些粒子在冰中的速度超过光在冰中的传播速度时，会产生切伦科夫光，再由光学模块捕捉， 根据这些光信号的到达时间、位置和强度等信息，重建中微子的方向和能量。 传统天文学主要依靠电磁波观察宇宙，从可见光扩展到射电、红外、X射线和伽马射线；此后引力波又为人类增加了一种新的宇宙信使。哈尔岑和IceCube的贡献，则是让高能中微子成为另一种观察宇宙的工具。