诺贝尔物理学奖/牵头打造南极「冰立方」天文台 探索宇宙起源 捕捉「幽灵粒子」 哈尔岑独获物理诺奖
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瑞典皇家科学院6日宣布,将2026年诺贝尔物理学奖授予比利时裔美国理论物理学家弗朗西斯·哈尔岑,以表彰他对南极冰立方中微子天文台的决定性贡献,以及在发现具有天体物理起源的高能中微子方面取得的成就。这是诺贝尔物理学奖时隔34年单独颁给一位科学家,哈尔岑将独享1200万瑞典克朗(约940万港元)的奖金。哈尔岑领导的团队用南极冰层打造了一台巨大的「望远镜」,并捕捉到来自宇宙深处、俗称「幽灵粒子」的中微子,从而加深我们对宇宙起源的认识。
【大公报讯】诺贝尔物理学奖委员会6日表示,哈尔岑提出南极的冰层可以用来追踪中微子,他的远见和领导力是冰立方中微子天文台(简称「冰立方」)得以建成的关键。借助这一科学工具,研究人员得以捕捉来自遥远宇宙极高能量天体物理过程中所产生的中微子。
现年82岁的哈尔岑出生于比利时蒂嫩,现任美国威斯康星大学麦迪逊分校教授。美国国家科学院网站显示,他是冰立方中微子天文台首席研究员。哈尔岑6日说,他从未预料到自己获奖,「这是很大的惊喜」。被问及中微子是否可能包含「遥远文明」传来的信息时,他说:「有人推测这会是与外星人沟通的理想方式。但我不会往这方面深入。我认为我们目前有许多实际问题需要处理。」
受同行启发 23年筑冰层「望远镜」
中微子是构成物质世界的基本粒子之一,也是宇宙中最古老、数量最多的粒子。大多数粒子物理和核物理过程都会产生中微子,例如核反应堆发电、太阳发光、超新星爆发等等。中微子不带电荷、质量极其微小,并且几乎不与任何物质相互作用,因此也被称为「幽灵粒子」。如何成功「捕捉」看不见、摸不着的中微子,是物理学家致力攻克的课题。
20世纪80年代,哈尔岑听说苏联研究人员计划在南极洲使用无线电接收器捕捉中微子信号。南极所受外界干扰较少,且地质条件稳定,为探测中微子提供了良好环境。受此启发,他想到或许也可以在冰中安装光传感器,来捕捉中微子。大多数中微子会直接穿过冰,不留痕迹。只有少数中微子会与原子核碰撞,产生可被观测的光。
1988年,哈尔岑与同行勒尼德在波兰的一次会议上首次提出在南极点冰层中建造中微子天文台的构想,吸引了来自不同机构的研究人员。他们首先在格陵兰岛进行试验,随后在南极点着手建造第一座中微子天文台,即冰立方的前身AMANDA。最初的尝试令人失望,冰层上部充满气泡,将光散射到不同方向,使粒子运动痕迹变得模糊。但研究人员随后发现,在超过1400米的深处,冰体变得极其纯净,中微子引发的闪光能够传播300米,远超预期。
AMANDA的建设持续至2000年初,研究人员意识到它的体积不够大,于是冰立方诞生了。2011年,冰立方在南极点完工,它在冰面下1450米到2450米处布设了5160个光传感器,将整整1立方公里的南极冰盖,变成了一台捕捉中微子的超级探测器。2013年,该设施首次捕捉到源自太阳系外的高能中微子。
冰立方从提出概念到落成历时23年,哈尔岑说,「我很幸运。启动这个计划时,大家都觉得构想不错,但几乎没人相信它能成功,包括我自己。」诺贝尔物理学奖委员会主席马克·皮尔斯表示,哈尔岑「打造了一台非凡的科学仪器。他的坚持不懈和科学远见,为一种全新的天文学开辟了道路。」
「信使」中微子助了解宇宙起源
科学家们发现,宇宙中的天然「粒子加速器」会释放高能中微子,它们飞抵地球时方向不变、能量不减,能保存其他粒子无法留存的信息,被称为独特的「宇宙信使」。科学家借由这位「信使」,得以探索宏观宇宙的起源。
诺贝尔物理学委员会委员、瑞典乌普萨拉大学教授埃里克松表示,冰立方探测到高能中微子,有助于了解大质量黑洞等极端天体中发生的现象。他说,冰立方的成功产生示范效应,更多类似甚至规模更大的设施正在建设中,随着观测能力提升,人类对宇宙的认识不断加深,并由此催生新的实际应用。
哈尔岑说,他的研究最重要成果尚未完全展现,现在要确定它能揭示何种宇宙奥秘还为时过早。他说:「这只是科学研究的开端,天文学的伟大发现还在后头。」(综合报道)

