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)

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【諾貝爾獎】諾貝爾物理獎爆冷！82歲狂人一人獨攬，鑿穿南極冰川