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诺贝尔物理奖颁给82岁科学家,冰下探测器揭示宇宙奥秘

2026-10-06 7636

近期,2026年诺贝尔物理学奖揭晓,比利时出生的理论物理学家弗朗西斯·哈尔岑独自获得这一荣誉,表彰他对冰立方中微子天文台的重要贡献以及发现来自宇宙深处的高能中微子的成就。这项奖项连同1200万瑞典克朗的奖金全部授予他一人,引发了不小的震动。此前被看好的华人物理学家薛其坤和叶军未能夺得此奖。

这次得奖科学家的成就源于他38年前提出的一个大胆构想:在极寒的南极建立一个能够捕捉宇宙中神秘粒子的超级望远镜。回顾往事,哈尔岑坦言,若不是他对天然冰的光学性质少知,我也许会放弃这个想法。如今,这一构想已改变了人类对宇宙观测的视角,并让他成就了理论物理学的最高荣誉。他的冰立方探测器首次确认了来自太阳系外的高能中微子。

值得注意的是,就在两年前,诺贝尔物理奖颁给了在机器学习方面有突破的科学家,而此次冰立方望远镜的一项显著发现——银河系中的中微子图像,正是通过机器学习从大量数据中提取出来的。

中微子,作为本次奖项的主角,是电荷为零、质量几乎为零的粒子,被称为“宇宙幽灵”。中微子的特性使其成为完美的宇宙信息传递者,因为它们不受磁场影响,不会被尘埃和辐射阻挡。高能中微子能够直接穿越数亿光年,将来自宇宙极端事件的信息“快递”到地球,为科学家提供了极为珍贵的观察资料。

然而,捕捉中微子并非易事。大多数中微子会直接穿过探测器,只有在数量足够大且探测介质厚度、体积足够时,才可能与原子核发生碰撞。哈尔岑认为,南极厚重的冰层恰好可以作为有效的探测介质,最终获得了研究团队的支持,开始在南极地区进行相关的建设工作。

1988年,哈尔岑与同事提出了在南极建立中微子天文台的构想,这一想法虽然初看像极了科幻故事,但他的坚持最终组建起了一支团队。然而,建造南极天文台的过程充满挑战,初期的尝试遭遇重重困难,但哈尔岑和团队并未放弃,通过深入冰层,他们发现了极为纯净的冰,此时探测器的效果得到了显著提升。

在2004年,在国家科学基金会的支持下,冰立方的建设正式启动。这个工程难度极大,工程师们需在极冷的环境中使用特殊设备钻深井,以便将悬挂有光学传感器的电缆沉入冰层。一旦成功,冰立方成为了人类历史上最前沿的中微子观察平台,这也是哈尔岑努力的最终回报。

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