北京时间10月6日晚,2026年诺贝尔物理学奖授予弗朗西斯·哈尔岑(Francis Halzen),表彰他对IceCube观测站及天体物理来源高能中微子发现的决定性贡献。简单说,这项工作让我们能借助南极深冰里的微弱光信号,研究来自遥远宇宙的粒子。
为什么要跑到南极?
中微子很少与物质发生相互作用,大量中微子能穿过地球。想等到少数可记录的事件,就需要足够大的探测体积。
南极提供了厚实、深处透光条件好的天然冰层。IceCube把光传感器布设在约一立方公里的冰体中,让这片冰成为探测装置的一部分:既提供发生相互作用的物质,也让产生的光传向传感器。
它到底怎么“看见”?
中微子偶尔与冰中的物质发生相互作用,会产生次级带电粒子。这些粒子在冰中运动得足够快时,会发出切伦科夫光。
这里的“快”,是超过光在冰中的传播速度,仍低于真空光速。传感器记录光到达的时间、位置和强弱,研究人员再据此重建事件,估计中微子的来向和能量。
因此,记录下来的其实是相互作用后的间接信号,中微子本身并没有被拍成照片。每一次闪光也都要经过分析,排除大气过程产生的粒子等背景干扰,才能判断它是不是要找的宇宙信使。
这些粒子能告诉我们什么?
高能中微子能携带遥远天体活动的信息。它们不带电,途中不会像带电宇宙射线那样被磁场带偏,也很少被物质挡住,这让它们有机会保留来源的线索。
将中微子的来向、能量与其他天文观测对照,科学家就能追问:宇宙哪些地方在把粒子加速到极高能量?那里发生着怎样的剧烈过程?发现一个信号,还需要更多证据才能确认具体来源。
哈尔岑推动了把南极冰层变成观测工具的设想。这项成果也凝聚着国际团队中研究人员、工程师和技术人员的长期工作。对普通读者来说,最值得记住的是:观察宇宙,又多了一种能互相验证的办法。
资料来源:瑞典皇家科学院2026年物理学奖公告;IceCube官网探测器介绍、Glashow事件问答及南极探测科普资料。