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。

此前，大家預測了今年諾貝爾物理學獎的熱門方向：

包括量子反常霍爾效應（凝聚態物理）、高效有機發光二極體（OLED）技術（光電器件）、室溫磁電多鐵材料（凝聚態物理/材料物理）、轉角電子學/莫爾量子材料（凝聚態物理）、超冷原子與光晶格鐘（量子精密測量）、超材料與變換光學（應用物理）等。

甚至還預測了華人和中國研究學者。

但萬萬沒想到，最後今年諾貝爾物理學獎竟然頒給了高能天體物理——高能中微子方向的奠基人弗朗西斯·哈爾岑（Francis Halzen）。

而利用阿蒙森-斯科特南極站的IceCube微中子觀測站，未來，人類可以捕獲來自遙遠宇宙中能量極高過程的中微子，而中微子相互作用將為研究人員提供關於高能中微子產生的劇烈環境的新知識，甚至可能揭示以前未知的宇宙現象。

探索宇宙、尋找宇宙起源、天體演化及高能天體物理過程，才是今年諾獎頒給弗朗西斯·哈爾岑（Francis Halzen）的本意。

這不是一個獎勵某個精妙理論的獎項，而是一個獎勵有人肯花二十年、在南極冰蓋底下真刀真槍埋出一台大機器的工程獎。

諾獎得主把一立方公里南極冰改造成中微子望遠鏡

要理解這事的份量，得先搞清楚天文學家以前是怎麼看宇宙的。

過去幾百年，我們關於宇宙的資訊幾乎都靠電磁波，從無線電到伽馬射線，本質都是光子。

但光子有兩個毛病，一是被塵埃和氣體擋，二是被磁場掰彎方向。宇宙裡那些最暴烈的地方，比如星系中心的超大質量黑洞、黑洞噴流、超新星爆炸，光子剛跑出來就被吸收或者散射掉了，傳到地球時早就面目全非。

於是，天體物理學家一直在找別的信使，中微子就是最好的那個候選。

中微子是一種“幽靈粒子”，無處不在，能輕易穿透地球和人體，卻幾乎不留痕跡、不易被察覺。

“這種幾乎不與物質作用的‘隱身’特性，使中微子成為完美的宇宙信使，攜帶著關於宇宙誕生與演化的古老資訊。”中國科學院高能物理研究所王貽芳院士指出，中微子可以分為3種：電子中微子、繆中微子和陶中微子。

極少數情況下，單個中微子會與原子核發生相互作用，這使得擁有合適裝置的人有可能發現它們。

中微子不帶電，只參與弱相互作用和引力，這意味著它從誕生起就不被磁場偏轉，也幾乎不跟任何東西反應，能橫穿整個銀河系而不損失方向。

它是宇宙裡最乾淨的訊號，問題是，正因為它不跟東西反應，你也就幾乎抓不到它。通俗說，就是你需要一光年厚的鉛板才能把一個中微子擋住。探測器做小了，一年等來幾個本底噪聲，根本不夠看。

科學家們早就知道宇宙中存在天然粒子加速器，它們發射出的粒子能量比地球實驗室所能達到的能量高出百萬倍。

關於這些加速器，仍有許多謎團：它們是什麼？它們在那裡？它們內部的主要過程是什麼？

中微子具有極高的能量，與其他粒子一樣在相同的環境中產生。然而，與其他粒子不同的是，中微子到達地球時不會改變方向或損失能量。這意味著它們可以提供其他任何方式都無法獲取的資訊。

本屆諾獎得主弗朗西斯·哈爾岑，1944年出生於比利時蒂嫩。1969年獲得比利時魯汶大學博士學位。

1987年，弗朗西斯·哈爾岑在堪薩斯大學聽一個講座，冰川學家告訴他，蘇聯人打算用南極冰探測中微子的射電訊號。

他算了一下，發現這個方案的閾值太高，乾脆把思路反轉過來，用冰本身作為切倫科夫輻射介質。

之前所有人都在海水裡搞這件事，美國的 DUMAND 項目在夏威夷外海 4800 米深部署了一串感測器，結果被海洋生物發光和鉀 40 噪聲折騰到 1995 年直接下馬。

而弗朗西斯·哈爾岑押注的是，南極的古冰足夠純淨、足夠透明，適合探測中微子的射電訊號。

因此，弗朗西斯·哈爾岑於1988年首次提出了在南極捕獲中微子（IceCube）的設想：當中微子與原子核碰撞時，會產生一道閃光，這種閃光可以被透明冰川冰層中的感測器追蹤。

IceCube的思路因此非常直接，既然抓不到，那就把探測器做到足夠大。

整個裝置埋在南極點附近 Amundsen-Scott 站底下，冰面往下 1450 米到2450米之間，86 串光電倍增管像筷子一樣插進冰裡，每串 60 個數字光學模組，一共 5160 個，模組間隔 17 米一串，橫向間距 125 米，把整整一立方公里、重約十億噸的南極冰變成了一個巨型切倫科夫光探測器。

中微子在這坨冰裡撞上一個原子核，產生的帶電粒子速度超過冰裡的光速，會激發出一圈藍光，光電管記錄下這圈光到達的時間和強度，反推中微子從那來、帶多少能量。

事實上，南極冰層具有諸多優勢，因為它不受各種干擾，而且該地區地質穩定，沒有地震。哈爾岑及其設想很快獲得了其他研究人員的支援，幾年後，研究人員便對冰層中的感測器進行了初步測試。

宇宙中高能中微子極其罕見，因此需要巨大的冰體積才能觀測到足夠數量的碰撞。

1991年，他們先在格陵蘭冰芯上把光電管塞進鑽孔驗證透明度，1993 年起在南極搞了個縮小版叫AMANDA，最初在 800 米到 1000 米深處發現冰裡裹著大量 50 微米大小的氣泡，散射得一塌糊塗，所以，他們只能把探測串一直打到 1500 米以下才解決問題。

AMANDA 一直運轉到 2009 年退役，期間把關鍵的熱水鑽鑽孔、光電子探測器封裝、噪聲抑制全跑通了一遍。

最終，IceCube探測器覆蓋了整整一立方公里，於2011年建成。

建成之後，研究人員很快發現了首批高能中微子，並在幾年後發表了他們的發現，表明這些中微子必定起源於太陽系之外。尋找宇宙中微子源的探索由此正式展開。

最戲劇性的一幕發生在 2017 年 9 月 22 日。IceCube 當天探測到一個 290TeV 的 μ 子中微子，方向誤差只有 0.06 度，正好指向一個正在伽馬射線耀發的耀變體 TXS 0506+056，那個源的伽馬射線通量最近幾個月漲了 7 倍，告警在一分鐘內發給全球望遠鏡。

這是人類第一次把一個中微子和一個具體的天體源對上號，也坐實了宇宙加速器產生中微子這條物理鏈路。

2022年，IceCube 宣佈在鄰近的活動星系核 NGC 1068 方向上看到 79 個中微子，這個星系離我們 4600 萬光年，中心是一個 1500 萬倍太陽質量的黑洞。

2023年，他們第一次在銀河系方向上看到瀰散的中微子訊號。

今年 3 月，他們公佈了迄今最高能的一個事件，2019 年 3 月 31 日記錄到的一個重建能量 11.4PeV 的 μ 中微子。

所以，這次諾獎不是一個人的榮耀，而是IceCube這個運轉了十幾年、持續出成果的國際合作裝置，58 家機構、14 個國家、約 450 人都擠在這個項目裡。

但弗朗西斯·哈爾岑從 1987 年那個在聽眾席裡靈光一閃的講座，到 2011 年 IceCube 建成，再到 2026 年站在諾獎，中間隔了快四十年。

IceCube沒有靈光一現的瞬間，只有四十年、兩代工程師、一茬茬博士生，在零下五十度的南極夏天，用熱水鑽把一串串玻璃球插進兩公里厚的冰裡，然後等著宇宙裡某個不知道名字的黑洞，朝地球方向吐出一顆中微子，剛好撞在其中一顆玻璃球上。

“弗朗西斯·哈爾岑領導著一支國際研究人員和工程師團隊，他們為我們提供了一台出色的儀器。他的堅韌不拔和科學遠見為一種新型天文學鋪平了道路，”諾貝爾物理學獎委員會負責人馬克·皮爾斯說。

IceCube 不斷收集的中微子相互作用將為研究人員提供關於高能中微子產生的劇烈環境的新知識，甚至可能揭示以前未知的宇宙現象。

除了冰立方中微子天文台（IceCube）裝置之外，國內也在做類似的實驗。

目前，在廣東做了一個大科學裝置江門中微子實驗（JUNO），在精密測量中微子性質、太陽中微子偏差等進行前沿技術研究。

所以，這個方向的探索依然獎持續下去。

截至2025年，諾貝爾物理學獎自1901年起共頒發119次，其中1916年、1931年、1934年、1940年、1941年和1942年六個年份沒有頒獎。

從1901年到2025年，共有230位獲獎者獲得諾貝爾物理學獎。

由於美國物理學家John Bardeen曾在1956年和1972年兩次獲獎，這也是人次比人數多出一個的原因。

119次頒獎中，47次為單獨獲獎，33次由兩人共享，39次由三人共享。最年輕的獲獎者是英國物理學家Lawrence Bragg，1915年獲獎時年僅25歲，獲獎貢獻是用X射線對晶體結構進行分析。

過去十年，諾貝爾物理學獎的走向勾勒出物理學最活躍的幾條主線。

2015年，日本科學家Takaaki Kajita和加拿大科學家Arthur B. McDonald因發現中微子振盪、表明中微子具有質量獲獎。

2016年，英美三位科學家David J. Thouless、F. Duncan M. Haldane和J. Michael Kosterlitz憑藉拓撲相變和拓撲相物質的理論發現獲獎。

2017年，三位美國科學家Rainer Weiss、Barry C. Barish和Kip S. Thorne因對LIGO探測器和引力波觀測的決定性貢獻獲獎。

2018年，美國科學家Arthur Ashkin、法國科學家Gerard Mourou和加拿大科學家Donna Strickland因在雷射物理學領域作出開創性發明獲獎。

2019年，美國科學家James Peebles因物理宇宙學的理論發現獲獎，瑞士科學家Michel Mayor和Didier Queloz因發現一顆圍繞類太陽恆星運行的系外行星共同獲獎。

2020年，英國科學家Roger Penrose因發現黑洞形成是廣義相對論的有力預測獲獎，德國科學家Reinhard Genzel和美國科學家Andrea Ghez因在銀河系中心發現一個超大質量緻密天體一同獲獎。

2021年，美籍日裔科學家Syukuro Manabe與德國科學家Klaus Hasselmann因物理模擬地球氣候、量化變化並可靠預測全球變暖獲獎，義大利科學家Giorgio Parisi因發現從原子到行星尺度物理系統中無序與波動的相互作用獲獎。

2022年，法國科學家Alain Aspect、美國科學家John F. Clauser和奧地利科學家Anton Zeilinger因進行糾纏光子實驗、確立貝爾不等式的違反並開創量子資訊科學獲獎。

2023年，美國科學家Pierre Agostini、德國科學家Ferenc Krausz和法國與瑞典科學家Anne L’Huillier因開發產生阿秒光脈衝的實驗方法、用於研究物質中的電子動力學獲獎。

2024年，美國科學家John J. Hopfield和加拿大科學家Geoffrey E. Hinton因基於人工神經網路實現機器學習的基礎性發現和發明獲獎。這些工作橫跨粒子物理、天體宇宙、凝聚態、光學與氣候研究，直到機器學習，幾乎覆蓋當代物理學的主要方向。

2025年，美國科學家John Clarke、Michel H. Devoret和John M. Martinis共同獲獎，以表彰他們發現電路中的宏觀量子力學隧穿效應和能量量子化。

百年頒獎史上還有幾組具體的數字。

最年長的獲獎者是美國物理學家Arthur Ashkin，2018年獲獎時已96歲。226位得主中共有5位女性，分別是1903年的Marie Curie、1963年的Maria Goeppert-Mayer、2018年的Donna Strickland、2020年的Andrea Ghez和2023年的Anne L’Huillier。

這5人中，Marie Curie還在1911年獲得諾貝爾化學獎。早在1903年，她就與Pierre Curie共同獲得了物理學獎。

當年與Lawrence Bragg一同站上台的還有他的父親William Bragg，兩人是名單上第一對獲獎父子。Niels Bohr於1922年獲得物理學獎，其子Aage N. Bohr於1975年獲獎。

Manne Siegbahn於1924年獲獎，其子Kai M. Siegbahn於1981年獲獎。J. J. Thomson於1906年獲獎，其子George Paget Thomson於1937年獲獎。   (智能紀元AGI)

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【諾貝爾獎】諾貝爾物理學獎爆冷！頒給冰下中微子天文開拓者Halzen