“冰立方”创始人获诺贝尔物理学奖，82岁的他笑称拿奖“只需活得够久”|中微子|冰立方|宇宙|望远镜|粒子

瑞典皇家科学院10月6日宣布，将2026年诺贝尔物理学奖授予比利时裔美国物理学家弗朗西斯·哈尔岑（Francis Halzen），以表彰他“对冰立方中微子天文台作出的决定性贡献，以及发现具有天体物理起源的高能中微子”。20世纪80年代末，哈尔岑提出“冰立方中微子天文台”（IceCube Neutrino Observatory）构想，旨在探测来自超大质量黑洞等宇宙天体的高能中微子。项目于2011年建成，并于两年后首次发现来自太阳系外的高能中微子。冰立方由此推动了中微子天文学的发展，并为全球其他中微子望远镜奠定基础，其中包括一座海底观测站，该站于2023年探测到迄今能量最高的中微子。

把南极冰层变成一台“望远镜”

中微子是一种亚原子粒子，极少与物质发生相互作用，不带电荷，并且充斥于整个宇宙。正因如此，我们能够探测到来自遥远宇宙的中微子，追踪它们的来源，并进一步了解宇宙的本质。宇宙中微子产生于质子与另一种粒子发生碰撞的过程中。

如果你把手平摊开来，每秒就会有超过10亿个中微子穿过你的手掌。这些中微子主要来自太阳，但哈尔岑的研究关注的是数量稀少、能量更高、来自宇宙深处的中微子，以及探测这些中微子能够告诉我们哪些关于宇宙的信息。

诺贝尔物理学奖委员会主席马克·皮尔斯（Mark Pearce）在新闻发布会上表示，中微子就像“来自宇宙的幽灵般信使”。他说：“这是一种为我们带来遥远宇宙源信息的方式，而这些信息是我们通过其他途径无法获得的。”

1988年，哈尔岑提出在南极冰层深处建造一座中微子望远镜，并安装数千个光学传感器。当中微子穿过地球时，极少数情况下会与冰发生相互作用并产生闪光，这些闪光可以被望远镜的传感器捕捉到。

20多年后，“冰立方中微子天文台”建成，覆盖南极约1立方公里的冰层。哈尔岑表示，由于团队必须区分来自宇宙的中微子和地球大气层中产生的中微子，这项研究进展十分缓慢，需要投入大量耐心。“我们每秒实际上可以探测到3000个带电粒子，但在这每秒3000个粒子中，我们每天只能找到一个（来自宇宙的中微子），而真正能够完全确认的，大约每月只有一个。这就是这个问题的复杂程度。”

打开观察宇宙的新窗口

“冰立方”建成之后取得了多项重要发现。2013年，研究团队宣布发现来自太阳系之外的高能中微子，证明中微子可以成为研究遥远宇宙的“信使”，也由此推动了中微子天文学的发展。此后，研究人员不断尝试追踪这些高能中微子的来源。冰立方项目已经报告了来自两个星系——TXS 0506+056和NGC 1068——的中微子发射证据。2023年，研究人员还宣布首次发现来自银河系的中微子信号。这些发现意味着，科学家正在逐渐从“发现中微子”走向“寻找中微子的宇宙源头”，借此研究黑洞附近、恒星爆炸等宇宙中最剧烈的高能过程。

哈尔岑表示：“我必须强调，我是多么幸运。因为当我们开始这个项目时，大家都意识到这或许是个好主意，但很少有人认为它真的能够成功，包括我自己在内。”

“弗朗西斯几乎是凭一己之力推动了这项研究。”德克萨斯大学阿灵顿分校物理学家大卫·尼格伦（David Nygren）说。他曾参与解决如何让望远镜的电子设备在冰层中正常运行的问题。“这真的是一段跌宕起伏的历程，因为在每一步，失败都可能近在咫尺。”

哈尔岑在获奖后多次强调，“冰立方”是一个庞大的国际合作项目，这项成果并非个人之功。他表示，希望这项诺贝尔奖也能让那些在项目早期就加入其中、并为探测器的建设和运行付出努力的科研人员得到认可。“冰立方”项目团队也表示，这项工作的成功离不开众多合作者长期以来的努力。据了解，“冰立方”如今已是一个拥有约450名科学家、来自14个国家58家科研机构参与的国际合作项目。

哈尔岑笑称拿奖“只需活得够久”

现年82岁的哈尔岑是美国威斯康星大学麦迪逊分校理论物理学家，出生于比利时蒂嫩。他是自1992年以来首位单独获得诺贝尔物理学奖的获奖者。获得诺贝尔奖将为哈尔岑带来1200万瑞典克朗（约合803.76万元人民币）的奖金。

哈尔岑在接受采访时说，他当时正在意大利一家酒店房间里工作，正为一项新的物理学研究项目撰写计划书，电话突然响起，他由此得知自己获奖的消息。“你首先总会觉得这是个玩笑，对吧？”他说。

哈尔岑表示，自2013年首次发表有关宇宙中微子的研究成果以来，他就一直被认为是诺贝尔奖的热门人选。他说，在任何一年，他认为自己获诺贝尔奖的概率大约是二十分之一。“我只需要活得最够久就可以了，而现在我真的获奖了，”哈尔岑在接受媒体采访时表示。

在获奖消息公布的新闻发布会上，哈尔岑通过电话对委员会说：“我希望这个奖能帮助我的项目获得批准。”这句话引得现场观众笑了起来。

据了解，“冰立方”近期完成了一次重要升级。2025年至2026年，研究人员在南极部署了新的探测设备。项目团队预计，升级后的探测器将在今年晚些时候获得首批科学数据。与此同时，科学家还在设想规模更大的下一代“冰立方”（IceCube-Gen2）。按照目前的设想，其光学探测阵列规模将达到现有设施的约8倍，并结合无线电探测技术，以捕捉更多、更高能量的宇宙中微子。