10月6日，2026年諾貝爾物理學獎授予美國理論物理學家弗朗西斯·哈爾岑（Francis Halzen），以表彰他對冰立方（IceCube）中微子天文台的傑出貢獻，以及對源自天體的高能中微子的發現。

弗朗西斯·哈爾岑。圖片來源：Althea Dotzour/威斯康星大學麥迪遜分校

中微子又被稱為“幽靈粒子”。此次諾獎是繼1992年之後，時隔34年再次授予單一獲獎者，也是諾貝爾物理學獎史上“幽靈粒子”領域的第5個諾獎。據悉，2026年諾貝爾獎單項獎金為1200萬瑞典克朗，合人民幣802萬元（10月6日匯率）。

諾貝爾物理學委員會主席Mark Pearce表示，哈爾岑的堅韌與科學遠見“為一種全新的天文學鋪平了道路”。

冰立方是一個超高能宇宙線探測裝置，將光感測器布設在1立方公里的冰中。裝置建成於2011年，之後捕獲到了來自太陽系外的高能中微子，證實宇宙中存在遠比地球實驗室強大百萬倍的天然粒子加速器。

01  諾獎成果：走通技術路線，捉到宇宙超高能“幽靈粒子”

《中國科學報》：得知此次諾貝爾物理學獎頒獎結果，你是什麼感受？你如何看待這次獲獎的成果？

曹俊（中國科學院高能物理研究所研究員、所長）：哈爾岑拿到諾獎，是意料之外，情理之中。他開創了一個新的領域——用超高能中微子來研究宇宙線，而且確實也找到超高能中微子，這是一個重大突破。但不足之處是，從科學問題上，冰立方並沒有解決宇宙線起源的根本問題。

超高能宇宙線起源是一個百年難題。它之所以“難”，是因為宇宙線帶電，宇宙空間有磁場，我們在地面上探測到宇宙線的時候，不知道它從那裡來，也無法解釋它是被什麼天體加速出來的，以及怎麼被加速的。

要解決宇宙線起源的難題，首先要定位，找到天體源，然後靠各路“信使”去研究這些源，找到答案。這些“信使”包括傳統的光學方法、X射線、伽馬光子、中微子等等。中微子不帶電，在宇宙空間瀰漫的磁場中不轉彎，看到超高能中微子，可以通過它來的方向反推回去，就知道它是從那個天體發出來的了。

2023年，冰立方首次把超高能中微子與一個天體源聯絡起來，達到了4.2倍標準偏差，實現重大突破。不過，這離解決宇宙線起源問題還有較大距離，中國高海拔宇宙線觀測站（“拉索”）通過另一種方法，即探測超高能伽瑪光子來倒推天體源的辦法，找到了多種起源天體，但應該還沒找全，還有其他起源。同時，加速機制方面也需要更完整的理論。

當然，諾獎並不是一定要等到把問題徹底解決了才能頒發。

李亮（上海交通大學物理與天文學院教授）：我的第一反應是“爆冷”但不完全意外。粒子物理領域已經多年未獲諾貝爾物理學獎，所以在獎項揭曉前我就說粒子物理領域可能會成為今年諾獎的黑馬。略微出乎我意料的是該獎項授予了粒子物理與天文學的交叉領域——粒子天文學，而且僅授予一人。

哈爾岑早在20世紀80年代就提出了南極冰下中微子望遠鏡的構想——AMANDA，這是用中微子探測宇宙線起源的第一代探測器，冰立方是在它基礎上擴建升級的裝置。作為中微子天文方向的奠基者，由他獨享獎項，相比超環面儀器實驗（ATLAS）或者雷射干涉引力波天文台（LIGO）這類大型合作項目，爭議相對要小一些。哈爾岑本人的原創貢獻也十分清晰。

中微子是人類瞭解最少的基本粒子之一。1930年泡利提出中微子假說，時隔幾十年才被實驗探測到。這次諾獎，不是中微子研究的重複獲獎，也不是“中微子又贏了”，而是中微子天文學這一新範式獲得諾獎的正式承認，是諾獎在說“誰把人類原以為不可探測的東西，變成可實現的精確測量，誰就改寫了物理學”。粒子物理沒缺席，粒子天文等交叉學科方興未艾。

續本達（中國科學院大學物理學院副教授）：早在10年前，冰立方就已經在圈內非常讓人震撼了，它是開啟多信使天文學的一個標誌性的事件。今天諾獎頒給冰立方，我認為是表彰它開啟了一個時代，它真正把整條技術路線走通了，起到了承前啟後的作用。

02  諾獎得主：“一位典型的歐洲紳士”

《中國科學報》：哈爾岑教授是一個怎樣的人？

何小剛（上海交通大學李政道研究所粒子物理部主任、李政道講席教授）：我和哈爾岑相識於1986年的夏威夷。我當時在夏威夷大學讀研究生，他與我導師是長期的合作者，所以經常到訪夏威夷。第一印象沒什麼特別，只覺得這位老師非常友好，沒有一點架子，不管你想討論什麼事情，他都願意跟你討論。他當時是以理論物理學家的身份活躍在學術界。

和哈爾岑交往這麼多年，我感觸最深的是，他永遠把科學放在第一位。他看準了一個題目，就認認真真地做，不管有多艱難，都會慢慢在那裡鑽研。正如冰立方實驗，很多人不瞭解的是，當時夏威夷大學正在開展DUMAND深海中微子實驗，他常到夏威夷訪問，常與大家探討相關問題，也開始構思在冰裡探測中微子的問題，不幸DUMAND後來沒成功。儘管實驗失敗了，但是他非常篤信，認為高能中微子領域一定有我們還不理解、還沒有探測到過東西。

他考慮到南極去做實驗，但怎麼推進南極實驗，當時大家都不知道方向，他非常堅持，不斷髮掘這種實驗的潛力和可行的做法，後來得到美國國家科學基金會的支援，實驗才得以推進。

作為實驗的“第一推手”，他卻在每次作報告時總是清楚地講述團隊每個人的貢獻。在小範圍的交流中，他更是講得非常透徹。

生活中的他，是一位典型的歐洲紳士，穿著整整齊齊、非常得體，講話讓人非常舒服，不講排場。我比他年輕十幾二十歲，他把我當朋友對待。他對美食也很有講究，我們有時候聚餐，他選擇的食物很有特色。

他還非常認真嚴謹，一到開會的地方，他就認真準備報告和相關議題，工作就是工作。有一次我邀請他來中國作報告，從美國飛過來的當天，我邀請他晚上一起吃飯，他婉拒了，說“今天就算了，因為我還要準備報告”。他剛從美國飛過來，十幾個小時已經很累了，但他還是非常認真地準備報告。

他現在是上海交通大學李政道研究所的國際學術諮詢委員會委員，上次見面是2023年我們召開國際學術諮詢委員會會議時，他來了，當時他已經非常有名望了，但跟我們坐在一起，就像老朋友一樣。

徐東蓮（上海交通大學物理與天文學院副教授、李政道研究所長聘學者）：我從2008年前往美國讀研究生，一直到2018年回國工作，在冰立方工作了大約十年。我的博士導師是冰立方標定系統負責人，早期我主要做探測器底層標定，加入後認識了團隊負責人哈爾岑。後來我到冰立方總部做博士後，直接與哈爾岑合作，我們共同指導過他的一位博士生。

哈爾岑教授是非常純粹的科學家，也很好玩，有極強的人格魅力，對年輕人永遠支援、鼓勵。我覺得他是高能物理領域這些大人物裡，為數不多的“紳士”類型。

大科學裝置往往由多國參與，會涉及到經費、科學課題、貢獻歸屬等問題，不同組有競爭、爭吵時，哈爾岑教授永遠把科學放第一位。這也是我從他身上學到最寶貴的一課——作為科學家，永遠“科學第一”。

同時，他不是一個嚴格、死板的人。冰立方每年召開兩次合作組會，一次在北美，另一次在歐洲。2018年是在瑞典開會，我在會上提出，希望作為獨立課題負責人，代表中國繼續參加冰立方。科學家們都很歡迎，合作組理事會全票通過了中國的加入申請，他們很歡迎純粹追求科學的年輕人。

李亮：他是中微子物理領域的元老級人物。早在上世紀 80 年代，他就提出了“在南極冰層內部布設粒子探測器尋找高能中微子”的大膽構想。說起來他就在我博士期間的母校工作，我 1999 年到美國威斯康星大學麥迪遜分校讀博士的時候，他正在該校任教。但是他大部分時間都駐守南極或者出差，在校園裡很難見到。我唯一的印象是他曾經給我們博士生宣講過第一代南極冰下中微子望遠鏡AMANDA，鼓動大家去南極做實驗。

03  研究前景：“中國在這一領域斬獲諾獎，只是時間問題”

《中國科學報》：中國在中微子研究和中微子天文研究上有什麼佈局？未來的研究前景如何？

李亮：中國中微子探測佈局包含低能中微子實驗與高能中微子天文兩條主線：低能中微子實驗方向，從大亞灣反應堆中微子實驗到江門中微子實驗一脈相承，大亞灣實驗成功測得中微子混合角θ₁₃，江門中微子實驗則瞄準中微子質量順序這一具備諾獎級重要性的核心科學問題；高能中微子天文方向是南海海鈴計畫（Trident）、高能水下中微子望遠鏡（HUNT）等，它們和冰立方原理相通，利用海水作為探測介質，採集中微子訊號，追溯高能中微子對應的天體源頭。

中國中微子領域的科研勢頭才剛剛迸發，一系列項目的背後是上海交通大學、中國科學院高能物理研究所和中山大學等多個團隊的持續攻堅。中國在這一領域斬獲諾獎，不是可能性問題，更多隻是時間問題。強大的工業體係為大科學裝置與基礎突破提供支撐，一批大科學裝置陸續落地運行，正在產出源源不斷的前沿成果。

曹臻（中國科學院高能物理研究所研究員、中國科學院院士）：中微子領域5次獲得諾獎，足以證明中微子相關物理探索的重要性。諾獎官方的說法也是尚未確認中微子的源，更加深入的探索研究迫在眉睫，需要更靈敏的探測裝置來發現。

目前，中國“拉索”發現了大量存在的拍電子伏粒子源天體是最有可能的高能中微子源頭，據此，我們的測算表明，需要建設30倍於冰立方的巨型中微子探測裝置，才能認證這些天體確實是高能中微子的源頭，並揭示極端天體物理過程的深層次奧秘。因此，“拉索”團隊正在積極推動建設高能水下中微子望遠鏡。

陳明君（中國科學院高能物理研究所研究員）：我們正在開展高能水下中微子望遠鏡的核心預研項目——“海星計畫”，含56個探測單元的10萬噸級小型樣機陣列。這是中國深海中微子探測項目，聚焦千米級深海探測技術攻關。目前，“海星計畫”已經在南海完成了兩次前期海試論證，現探測器製作檢測等準備工作已經結束，將擇機出海投放。

同時，中國科學院高能物理研究所和俄羅斯杜布納聯合核子研究所也達成協議，共同在貝加爾湖建設高能水下中微子望遠鏡，已經在貝加爾湖投放了3串千米長度的探測器開展相關預先研究。

徐東蓮：我擔任“海鈴計畫”的首席科學家。“海鈴計畫”是面向下一代的中微子望遠鏡，相關設計方案於2023年發表在《自然-天文學》，獲得了包括哈爾岑在內的國際專家認可。

今年國慶假期，我們在南海成功安裝了海鈴首串樣機，接入南海觀測網，現在一切運行正常。這表明我們國家海域既有適合建設中微子望遠鏡的區域，也完成了全鏈條核心技術攻關。我們計畫明年開始裝機，海鈴一期將建成地球上首個臨近赤道的中微子望遠鏡。我們希望能夠在2035年前完成，讓中國擁有靈敏度超越冰立方十倍、能夠引領世界的中微子望遠鏡。屆時，我們也將加入包括冰立方在內的全球中微子天文網路，開展聯合觀測。

04  諾獎啟示：得有自己的“獨門絕技”

《中國科學報》：今年的諾貝爾物理學獎對國內有那些啟發？

於偉強（中國人民大學物理學院教授）：我感覺諾貝爾物理學獎越來越重視技術，而不只是新的理論，這個趨勢已經很明顯。工欲善其事，必先利其器。新的物理髮現，常需要新技術、新材料。我尤其想鼓勵研究生、剛進入科研職業軌道的年輕老師，注重技術發展，要想作出重要貢獻，必須有自己的“獨門絕技”。

杜羅軍（中國科學院物理研究所特聘研究員）：無論是粒子物理、高能物理還是凝聚態物理，未來的發展主線異曲同工：如何突破現有認知，去創造更極端的實驗條件，把我們的研究推向極致，發現新奇物理，而大科學裝置，正是孕育原創性成果的最佳土壤。只要通過新的方式、創造新的極端條件，都有機會做出從0到1的原創性成果。

馬龍（復旦大學現代物理研究所青年研究員）：在我看來，對於大型實驗取得的重大成果，承認核心人物的地位、給予他們認可，是必不可少的。同時，評價體系也應該認可團隊中那些默默付出、長期堅守的研究人員所做的工作。

此外，要集中力量解決重要問題。以中微子研究為例，最重要的是針對這個方向中最基礎、最本質的科學問題開展研究。這類工作往往需要開展長周期的科研攻關，基礎研究需要有“坐冷板凳”的耐心，希望國家和社會能夠給予長期支援和資助，為從事相關研究的人員建立適合長期研究的評價體系。

續本達：中微子極其難以探測，中微子探測起步時不過是噸量級，而如今冰立方直接做到了百萬噸量級。這樣的投入，一定需要國家政府來主導，但同時也離不開世界各國的通力合作。人類文明的工業化處理程序，恰恰為基礎研究提供了百萬噸級大工程所必需的基礎設施。

從這個意義上說，這一次諾貝爾獎花落中微子領域，正是人類工業化近一個世紀以來積累的“工業底子”回饋給我們整個文明發展的一份厚禮。

而今後，在這些大科學裝置上，無論是中國的天文望遠鏡、中微子望遠鏡，還是其他各類大科學設施，也不僅限於高能物理，而是遍及各個學科領域——我們都站在工業巨人的肩膀上，去攻克基礎科學最根本的問題。

當今時代，中國的工業化程度勢頭正猛，中國以大科學裝置為依託的基礎研究，未來可期。這正是此次諾貝爾獎帶給我們一線科研工作者最大的振奮。   (中國科學報)

今年的諾貝爾物理學獎，頒給了一個一輩子沒做過實驗的人。

10月6日，瑞典皇家科學院宣佈，將2026年諾貝爾物理學獎單獨授予美國威斯康星大學麥迪遜分校82歲的弗朗西斯·哈爾岑（Francis Halzen），表彰他對“冰立方”中微子天文台的決定性貢獻，以及發現天體物理起源的高能中微子。

用大白話說，就是他在南極2000多米深的冰蓋底下造了一座巨大的“望遠鏡”，專門捕捉從宇宙深處飛來的神秘粒子。

2026年諾貝爾物理學獎得主弗朗西斯·哈爾岑丨wipac.wisc.edu

可哈爾岑是個純粹靠紙筆幹活的理論物理學家，更絕的是，至少到2020年，這位南極超級望遠鏡的首席科學家還沒去過南極。

甚至，他年輕的時候還想盡辦法逃離工程。哈爾岑的父親是個建築商，手裡有一家傳了好幾代的建築公司，一直指望他學工程，將來接手家裡的蓋樓生意。哈爾岑聽了父親的話，去大學學了工程。

結果只堅持了半年。他實在受不了每天拿墨水畫工程製圖，索性轉去讀理論物理，還刻意挑那些不用動手做實驗的專業課。

他大概沒想到，自己這一轉身，繞了幾十年，最後還是回到了工程現場。

不想搞工程的人，最後搞了個大工程

幾十年後，為了抓中微子，哈爾岑主持了一場耗資2.79億美元的工程。整個工程要在冰蓋上融掉6500萬升冰，成了南極歷史上最昂貴、最複雜的一次大施工。

他後來在訪談裡自嘲，自己繞了一大圈，最後還是干回了老本行。要是圖賺錢，當初還不如老老實實回老家幫父親造橋。

而這項工程能立項，起點是一次僥倖。

中微子這種粒子極難捕捉，平時穿過地球就像穿過空氣一樣，幾乎不跟任何物質發生反應。物理學家想看它，只能找一個巨大且透明的介質，等中微子偶爾撞上原子時擦出的微弱藍光。

上世紀80年代末，哈爾岑琢磨著，南極有現成的幾千米厚大冰蓋，把光電探測器塞進冰裡不就行了？

南極的冰蓋丨wikimedia commons/Dave Pape

當時冰光學的權威教科書白紙黑字寫著：藍光在冰裡穿行8米左右就會被吸收殆盡。

如果按照書裡的結論，冰蓋根本不透光，這個項目連1美元的經費都別想申請到。巧的是，哈爾岑當年壓根沒讀過那本教科書。

多年以後，一本被圖書館放錯書架的舊書寄到他辦公室，他隨手翻到這一頁，當場嚇出一身冷汗。要是當年提前看了這本書，這個項目在第一天就夭折了。

南極深處的冰層在實際測量中表現極佳，光的吸收長度超過100米，比清澈的海水還要透亮得多。

“無知又走運，再好不過了。”這句話後來成了哈爾岑最出名的口頭禪。

“無知又走運”的哈爾岑丨UNIVERSITY OF WISCONSIN, MADISON

不過，真正的工程比理論家的大腦粗暴得多。

要在零下幾十度的南極冰蓋下埋探測器，唯一的辦法是用熱水硬生生燙出一條通道。

1993年平安夜，第一批探測器下井的時候，哈爾岑正在老家吃聖誕晚餐。

可當他們往冰裡打雷射測試時，所有人都傻眼了：光到得比預期慢得多，探測器周圍白茫茫一片，整個儀器就像泡在了一大桶牛奶裡。

美國團隊完全找不著北。最後在1994年的一個國際研討會上，是前蘇聯貝加爾湖項目的競爭對手拿出了冰芯資料，當面點破了玄機：你們埋得太淺了。

800到1000米深的淺冰裡全是殘留的微小氣泡，把光線全給散射亂了。只有下潛到1300米甚至更深，上億噸冰層的巨大重壓才會把氣泡硬生生壓進冰的晶格里，冰才真正透明起來。

摸清規律後，工程重新推進。真正的冰立方從2004年開鑽。工程師運來相當於一台全功率火車頭功率的加熱系統，把80多度的熱水以每分鐘700多升的流量往冰裡灌。他們在冰上足足燙了86個深達2500米的大洞，每個洞融出來的直徑只有60釐米。

直到2010年，整整86根電纜、5160個裝在耐壓玻璃球裡的探測模組全部入冰，圍成了整整1立方千米的超級冰陣列。

冰立方的一個數字光學模組（DOM），即將放入第85號冰孔，2009年12月13日攝於冰立方鑽井營地。丨Amble/Wikimedia Commons（CC BY-SA 3.0）

2010年12月18日傍晚（南極點時間），冰立方的最後一個數字光學模組沉入冰孔。丨Robert Schwarz

望遠鏡建成後，每到極夜，只有越冬隊員留在南極守著它，外面是零下70多度的狂風。

海量的資料被送回各個大學，年輕人開始在電腦裡篩訊號。

中微子事件的程式碼全是一長串冷冰冰的數字，大家經常抄錯，一位研究生乾脆拿美國兒童節目《芝麻街》裡的布偶角色給它們起綽號。

最早找到的兩個超高能中微子，被順嘴叫成了伯特（Bert）和厄尼（Ernie）。

厄尼（左）和伯特（右）丨芝麻街

冰立方記錄到的三個超高能中微子事件，被研究者以芝麻街角色伯特、厄尼和大鳥命名，每個圓點代表一個探測模組，顏色表示光到達的先後（紅色最早），圓點越大收到的光子越多，圖源：IceCube Collaboration/NSF/威斯康星大學

名字叫開了之後，這位研究生才猛然反應過來：節目裡伯特長著瘦長的腦袋，厄尼是張寬臉，可他偏偏把橫著攤開的那個訊號叫成了伯特。

兩顆粒子的名字徹底起反了。可名字已經叫開，再也改不回來了。

2013年，冰立方公佈了28個來自宇宙深處的中微子候選事件——這就是這次諾獎說的“發現”。

後來的科學發現一個接著一個。冰立方找到了中微子來自幾十億光年外黑洞耀發的證據，拍下了銀河系的中微子全景圖，還驗證了60年前理論家預言的微觀共振。

直到今天，瑞典皇家科學院把物理學獎頒給了他。

今年6月19日，比利時物理學家弗朗索瓦·恩格勒（François Englert）去世，享年93歲。他去世時，是唯一一位拿過諾貝爾物理學獎的比利時人。不到4個月，哈爾岑成了第二位比利時出生的得主。

弗朗索瓦·恩格勒丨wikimedia commons/Bengt Nyman

兩人的交集還要早得多。哈爾岑在比利時魯汶大學讀博時，恩格勒和搭檔羅伯特·布勞特（Robert Brout）每周都來跟學生討論，布勞特差不多算他半個導師。兩人那篇後來成為希格斯機制奠基之作的論文，哈爾岑當年讀過，以為講的是固體物理，沒當回事。

2013年，恩格勒憑這篇論文拿到了諾貝爾物理學獎。

這次頒給哈爾岑的獎，還是34年來第一次由一個人獨享物理學獎。上一位獨自拿獎的人，是1992年發明多絲正比室的法國物理學家喬治·夏帕克（Georges Charpak）。

在這座大儀器背後，參與的科學家有幾百人，各國的研究機構有近60家。有人負責鑽井，有人提出數位化晶片，日本的年輕學者最早從茫茫資料裡翻出了伯特和厄尼。

但諾獎委員會最終唯寫了一個人的名字。

好在哈爾岑對此看得很開。他多次公開說過，這種大獎根本不是獎給某一個人的，而是獎給整個實驗的，自己最大的貢獻不過是當年請來了一位懂工程的項目主管。

2015年他拿到巴爾贊獎，獎金75萬瑞士法郎。記者問他打算怎麼花，回答很樸素：給自己買一輛新的公路賽車。

巴爾贊獎每年頒發一次，以獎勵在人文、自然科學、文化領域以及促進人類交流與和平做出貢獻的個人或組織。圖為2015年哈爾岑獲獎的相關報導頁面。丨balzan.org

諾獎降臨的這一年，冰立方的日子其實過得相當緊巴。

今年3月，望遠鏡進行加密升級時，有一根電纜在700米深處斷裂，成了整個項目歷史上第一次徹底丟掉一整根探測纜的事故。

同一時間，美國國家科學基金會的2026財年預算請求，打算把冰立方的日常運行經費砍掉將近一半。而中國在南海籌劃的新一代深海中微子望遠鏡，體積規劃已經是冰立方的數倍乃至幾十倍。

發佈會現場，諾獎委員會打電話給哈爾岑。恰好他人在義大利，和斯德哥爾摩沒有時差。他的第一句話是“太意外了，我完全沒想到”，接著又說自己手頭正在寫一份申請，希望這個獎能幫它批下來。現場笑成一片。

說了這麼多哈爾岑，我們來講講冰立方。

南極冬季夜空下的冰立方實驗室，頭頂是銀河與極光，探測器就埋在它下方的冰層裡。丨John Hardin/Wikimedia Commons（CC BY 4.0）

冰立方探測器的主體由約一立方公里的南極天然冰體構成——其水量足以填滿一百萬個游泳池。

人們利用熱水融化冰層，在冰層上鑽出數千米深的孔洞，然後在冰層中安裝了探測中微子所需的光學模組。等到水再次凍結，探測裝置就固定在了冰層當中。為確保冰層鑽孔順利，科學家們動用了大型洗車加熱器來供應高溫水流。

用熱水在冰層中鑽孔 | Rachel Procter-Murphy

鑽設線纜孔的平均耗時約為48小時，鑽設每個孔平均消耗18169升燃料，還要用掉超過750000升水。施工只有在夏季才能進行，因此冰立方花了7年時間才建成。

或許你還想替哈爾岑問一句，在冰立方工作是什麼樣的感覺？

冰立方項目的工作人員們需要前往阿蒙森-斯科特南極站工作與生活。這座科考站位於極其寒冷乾燥的南極內陸高原，要乘坐軍用運輸機才能到達。這裡的所有物資都必須通過航空運輸，不過科考站的小型溫室也可以培育一些新鮮蔬菜作為食物補充。

這裡的戶外環境十分艱苦，但生活並不算非常枯燥。在日常工作之外，人們可以在這裡使用健身房、排球場和籃球場，還能組建俱樂部、成立樂隊，或是練習蘇格蘭舞。在繁忙的夏季，工作人員時常感到可做的事情太多，而時間完全不夠用。

兩位工作人員在南極玩起了桌上足球。| James Braun, IceCube/NSF

最困擾人的細節是，在南極解凍食物需要的時間格外長。冰立方項目的官方網站特別提醒工作人員，冰淇淋必須提前幾個小時從冷庫取出解凍，否則吃的時候恐怕就得動用鋼鋸——當年一心想逃離工程學的哈爾岑，大概也沒想到過這個工程問題。(果殼)

比利時裔理論物理學家、威斯康星大學麥迪遜分校教授Francis Halzen，一人獨攬整座諾獎獎盃。

獲獎理由是表彰他「對冰立方中微子天文台的決定性貢獻，以及發現來自天體物理源的高能中微子」。

1200萬瑞典克朗獎金，全部歸他一人！

賽前接連拿下兩個「諾獎風向標」的華人物理學家薛其坤和葉軍，這次都沒能押中。

這個獎項，全額授予了一位曾被所有人當成「瘋子」的理論物理學家。

上一次物理學獎只頒給一個人，還是1992年。中間隔了整整34年。

因為在38年前，他提出了一個瘋狂到不可思議的構想：

去地球上最苦寒絕望的南極點，把整整1立方公里的萬年冰川鑽開，改造成一台捕獲宇宙深處神秘粒子的超級望遠鏡！

他後來回憶這段往事，說得非常坦白：「我猜別人一定也想到過同樣的點子，然後放棄了。要不是我當時對天然冰的光學性質一無所知，我大概也會放棄。」

今天，這個構想不僅改變了人類觀測宇宙的維度，也終於登上了物理學的最高榮耀殿堂。

靠著這台深埋冰下的「冰立方」，人類第一次確認：有高能中微子，從太陽系之外很遠的地方飛來！

更有意思的是，兩年前，諾貝爾物理學獎頒給了為機器學習打下地基的Hopfield和Hinton。

而這台冰下望遠鏡最亮眼的發現之一，我們銀河系的中微子圖像，正是靠機器學習從海量資料裡挖出來的。

首先，我們必須先認識一下今天的主角——中微子。

諾獎官方插圖：中微子沿直線飛來，穿進南極冰

它沒有電荷，質量幾乎為零，它幾乎不與任何物質發生相互作用。被稱為「宇宙幽靈」。此刻，有大約650億個來自太陽的中微子，正穿過你的指甲蓋。

為什麼科學家一定要去尋找它？因為中微子是宇宙中最完美的「信使」。

它不同於光和宇宙射線，不受磁場影響，走的是絕對直線；同時它穿透力極強，不會被任何塵埃雲或輻射阻擋。

那怕是在宇宙深處超大質量黑洞的邊緣，只要產生了高能中微子，它們就能直線飛越數億光年，把原汁原味的宇宙極端事件資訊，「快遞」到地球。

如果人類能捕捉到這些高能中微子，就等於擁有了一雙能夠看穿宇宙的「透視眼」，讓人類給宇宙做「CT掃描」。

宇宙射線被磁場帶偏，伽馬射線被塵埃擋住，中微子沿直線飛到地球

一個極其瘋狂的想法——去南極鑿冰！

絕大多數中微子會直接穿過探測器。如果中微子的數量足夠大，且我們準備的靶子（探測介質）足夠厚、足夠多，總會有那麼幾個中微子，會「一頭撞上」靶原子核。

想攢夠這樣的碰撞，探測器就得大得離譜。

當高能中微子在介質中發生劇烈碰撞時，會產生帶電粒子（比如繆子）。

這些帶電粒子在介質中穿行的速度，會超過光在該介質中的傳播速度，從而產生一種類似於「音爆」的光學現象——切倫科夫輻射，發出幽幽藍光。

只要我們在極暗的環境中，放置足夠多、足夠靈敏的光學感測器，抓拍到這些藍光，就能反推出中微子飛來的方向。

起初，科學家想用海水做介質。但深海的生物發光（比如水母）和天然放射性物質，會產生大量噪音。

這時候，弗朗西斯·哈爾岑登場了。

1980年代，他在研究宇宙射線時，聽到了一個消息：蘇聯科學家正計畫在南極洲使用無線電接收器捕捉中微子訊號。

哈爾岑腦子裡突然閃過一個絕妙的靈感：為什麼我們要去海裡折騰？為什麼不直接用南極的冰？

南極冰蓋有著得天獨厚的優勢：

足夠大：有無盡的天然冰層，完全滿足建造超級探測器的需求。

足夠暗、足夠純：冰層深處是絕對的黑暗，沒有發光生物，也沒有複雜的海流乾擾。

固態的絕對穩定：把感測器凍在冰裡，它們將永遠保持絕對靜止，這對於精確計算粒子的軌跡至關重要。

1988年，哈爾岑和同事John G. Learned正式提出了在南極冰層下建造中微子天文台的構想。

起初，這個想法聽起來就像是科幻小說。但哈爾岑四處遊說，最終拉起了一支隊伍，開始了人類歷史上最硬核的「極地包工頭」歲月。

一立方公里的「冰立方」與逆向燈泡

在南極造天文台，絕不是搭個帳篷那麼簡單。

1993年，哈爾岑團隊在南極開始了初步嘗試（AMANDA項目）。

最初他們遇到巨大的挫折：淺層冰裡充滿了氣泡，光線根本傳不出去。但他們沒有放棄，冰川學家指出，挖得越深，巨大的壓力就會把氣泡擠壓進冰的晶格中。

果不其然，當他們鑽到1400米以下時，奇蹟出現了——這裡的冰層極其純淨、透明。中微子碰撞產生的藍色閃光，可以毫無阻礙地穿透數百米的冰層！

在國家科學基金會（NSF）的支援下，2004年，冰立方的建設正式啟動。這是一項工程學上的奇蹟。

工程師們使用高壓熱水鑽，在南亟亟寒的冰原上，硬生生融化出了一口口深達兩公里多的垂直深井。

每鑽好一口井，他們必須爭分奪秒，趕在井水重新凍結之前，將一根掛滿*光學感測器的超長電纜沉入井底。

這樣的電纜，他們一共放下了86根；電纜上掛著的球形感測器，多達5160個。

哈爾岑曾幽默地將這些感測器形容為「逆向運作的燈泡」——這些感測器是捕捉微弱的光子，並將其轉化為電訊號，傳回地表。

這些線纜排列成一個巨大的六邊形陣列，深度覆蓋1450米到2450米的冰層。就這樣，科學家們在南極冰蓋內部，圈出了一整塊體積達一立方公里、重達十億噸的純冰，這就是「冰立方」。

2011年，隨著最後一根電纜就位，這個地球上最大的「望遠鏡」正式竣工。

南極點的冰立方實驗室，冰下的訊號都彙總到這裡，再經衛星傳出去

它不看星空，而是深埋地下；它不收集可見光，而是日夜監聽著宇宙幽靈的足音。

冰立方示意圖：中微子在冰裡撞上原子核，閃出的光被一串串感測器記錄下來

每天1億個假訊號裡，挑出100個真的

造好望遠鏡只是開頭，真正難的是從資料裡把宇宙中微子認出來。

宇宙射線打進南極上空的大氣層，每天有1億多個粒子鑽進冰裡，被感測器記錄下來。

大氣裡還會生成中微子，每年冰立方記錄下來的中微子約有10萬個，絕大多數都產自地球大氣。

按理論預期，真正來自宇宙深處的，一年只有大約100個。

2013年，團隊在兩年的資料裡翻找能量更高的一類中微子，結果撞見了兩個能量超過1PeV的事件，分別是1.04PeV和1.14PeV。這是人類首次確鑿發現來自太陽系外的高能天體物理中微子。

這場持續了幾十年的星際狩獵，終於有了結果。

順著這兩個事件調整分析方法，團隊在同一批資料裡找出了28個高能宇宙中微子。2014年，統計顯著性達到5.7σ，純大氣來源的解釋被排除。

2017年9月22日，冰立方抓到一個約290TeV的中微子，一分鐘之內，警報就發往全世界。

全世界的望遠鏡立刻對準那個坐標，結果令人汗毛直立：那裡有一個正在瘋狂爆發的耀變體（TXS 0506+056）——一個中心擁有超大質量黑洞的活躍星系！

這是人類第一次，將高能中微子與一個確切的宇宙源頭聯絡在一起。

2022年，冰立方又從活躍星系NGC 1068方向找到了79個中微子。那裡的超大質量黑洞裹在厚厚的氣體和塵埃裡，測到的伽馬射線很弱，中微子卻出來了。

2023年，冰立方第一次在中微子裡看到了我們自己的銀河系。

這次立功的是機器學習。冰立方在德國多特蒙德工業大學的合作者，開發了一套機器學習方法，專門挑出中微子撞擊產生的「級聯」事件，同時重建它的方向和能量。

用上新方法後，保留下來的中微子事件多了一個數量級以上，搜尋靈敏度提高到原來的3倍。團隊從10年的資料裡，用約6萬個中微子拼出了銀河系的樣子。

有意思的是，和任何波長的光都不一樣，在中微子裡，遙遠的宇宙比我們銀河系裡近處的源還要亮。

今年早些時候，冰立方用12年的資料把銀河系的訊號推到了5.7σ。銀河系由此成為第一個越過5σ發現門檻的高能中微子源。

就在本次諾獎揭曉前的2026年，冰立方團隊發佈重磅成果：他們終於清晰地看到了銀河系自身發出的高能中微子輝光！這意味著，我們終於用中微子作為畫筆，描繪出銀河系的全新面貌。

一己之力開啟「多信使」新時代

如今，這位從上世紀80年代，就開始執著於用冰塊捕捉幽靈的固執老頭，終於迎來了屬於他的加冕時刻。

諾貝爾物理學獎委員會主席Mark Pearce如此評價——

Francis Halzen領導的國際團隊為我們提供了一個絕妙的儀器。他的堅韌和科學遠見，為一種全新的天文學鋪平了道路。

是的，這就是「多信使天文學」時代的到來。

今天仰望星空，我們不僅能用光去「看」，用引力波去「聽」，還能用冰立方捕獲的高能中微子，直接「透視」宇宙中最狂暴的黑暗核心。

目前，規模擴大了八倍的「冰立方-Gen2」正在籌劃中。

地中海、太平洋、以及中國在南海推進的「海鈴計畫」（TRIDENT），一張覆蓋全球的中微子捕捉網正在徐徐張開。

此刻，正穿過你的指甲蓋的650億個中微子，穿越了無盡的虛空，歷經滄桑，直線奔向地球。

而在地球最南端，有一群浪漫又瘋狂的地球人，在一立方公里的黑暗純冰中，睜大了眼睛，只為等待這跨越億萬年的驚鴻一瞥。

這，或許就是人類探索宇宙最極致的浪漫。

讓我們向2026年諾貝爾物理學獎得主，弗朗西斯·哈爾岑致敬！   (新智元)

比利時裔美籍物理學家、美國威斯康星大學麥迪遜分校教授弗朗西斯·哈爾岑（Francis Halzen）獲得此殊榮。

諾貝爾委員會給出的獲獎理由是——表彰他對IceCube（冰立方）中微子天文台的決定性貢獻以及對天體物理來源高能中微子的發現。

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