北京时间10月6日17时45分，瑞典皇家科学院宣布，2026年诺贝尔物理学奖授予科学家弗朗西斯·哈尔岑（Francis Halzen），以表彰其“对冰立方中微子天文台（IceCube Neutrino Observatory）的决定性贡献，以及发现天体物理起源的高能中微子”。一位天体物理科学家独享今年的物理奖，他为一种新型天文学铺平了道路。
什么是中微子？复旦大学现代物理研究所青年研究员陈昊解释，这是宇宙中最常见的物质，它看不见、摸不着，被称为“幽灵粒子”。但直到上世纪30年代，物理学家为了解释放射性衰变中某些令人困扰的特性，才首次构想出这种粒子，一直到50年代，最终被探测到。普通人难以想象，在每一秒，就有亿亿级数量的中微子从身体穿过，而自己却浑然不知。
陈昊介绍，与自然界其它粒子不同，中微子属于中性粒子，不带电荷，不受电磁力影响；其质量远远小于电子；几乎不与普通物质发生相互作用，可以轻松穿过恒星、行星。设想一下，如果人类可以捕捉到来自亿万光年外的中微子，那么，就能获取最真实的宇宙信息。然而，要“捉住”如此细微的中微子极为困难。
上世纪80年代末，哈尔岑提出可以利用南极厚厚的天然冰层，搭建巨型粒子探测器，用冰来捕捉宇宙中微子。当时这个被认为是天方夜谭构想后来变成了现实。南极冰立方中微子天文台设立，在南极地下 1 立方千米的冰层中布下数千个光传感器。当中微子撞击冰原子，会产生微弱闪光，传感器记录信号，反推中微子来自宇宙哪个方向。
冰立方天文台取得了重大发现：首次探测到来自宇宙深空的高能中微子。这些粒子产生于黑洞、活动星系核等极端天体，相当于给天文学打开了“中微子天文”全新观测窗口，不再只依靠光、电磁波。
冰立方的相关成果在2013年斩获Physics World年度突破奖，人类得以用全新的“中微子窗口”观测此前无法直接看到的极端天体现象。通过冰立方的观测，哈尔岑的团队找到了活动星系核心超大质量黑洞附近的高能中微子辐射证据，后续更首次发现了银河系内起源的中微子，为解开持续百年的宇宙线起源难题提供了首个关键观测线索。
上海交通大学李政道研究所长聘学者徐东莲曾是冰立方的一员，亲历了宇宙高能中微子及首个对应天体源的探索。2018年，徐东莲回到国内，在上海交通大学提出一个更具雄心的计划——在中国南海，建一座新一代深海中微子望远镜。这就是“海铃计划”（TRIDENT），由上海交通大学李政道研究所牵头，徐东莲担任首席科学家。与冰立方把探测器埋入南极冰层不同，海铃选择把阵列沉入温暖的南海深海。
中国人如何打造冰立方的另一个版本？据介绍，冰立方地处南极，主要监测北半球天区；海铃位于近赤道，可对更广阔的天区实现高灵敏度全天巡天，补上全球中微子探测网在赤道方向的空白。另外，深海海水介质均匀、散射条件好，配合更密集的阵列设计，海铃有望在锁定中微子源头时获得更锐利的“角分辨率”。
陈昊则表示，除了天文应用之外，科学家还在对中微子展开进一步的基础研究。比如，宇宙中几乎所有物质都有正负之分，而中微子“正”与“负”何在呢？或者，它会不会是一种“雌雄同体”的物质？搞清中微子的面目，将进一步更新人类对自然的认识。
（文章来源：上观新闻）
