在南极冰下,等一封迟到百万年的信



作者:法文君  编辑:祁宜宜  时间:2026-10-10 访问次数:

想象你收到一封信,邮戳来自一个正在吞噬物质的超大质量黑洞,发信时间是一百万年前。信使没有留下任何指纹,穿过你的身体时你甚至毫无知觉--每秒有数百亿个这样的“信使”正从你的指甲盖穿过。2026年诺贝尔物理学奖,颁给了那个花了三十年,在南极冰层里为这些“宇宙中最害羞的信使”建了一座巨型邮箱的人:弗朗西斯·哈尔岑。

这位82岁的物理学家弗朗西斯·哈尔岑(Francis Halzen)独享了今年的物理学奖,理由是他“对冰立方中微子天文台的决定性贡献,以及发现具有天体物理起源的高能中微子”。上一次有人独享物理学诺奖,还是三十多年前的事。

图1 弗朗西斯·哈尔岑(Francis Halzen)(来源于诺贝尔奖官网)

中微子为什么值得追?它不带电,质量小到几乎可以忽略,只参与引力和弱相互作用,其他一切物质在它面前都近乎透明。这听起来像个缺陷,其实是最珍贵的品质。光子会被尘埃吸收,带电的宇宙射线会被磁场拧得东倒西歪,等你收到它们时,已经认不出来路了。中微子不会。它从诞生地几乎笔直地飞出来,不偏转,不衰减,携带着源头的第一手情报。

但“抓得住”是另一回事。中微子与物质发生作用的概率低到令人绝望。大约100亿个中微子穿过地球,才可能有一个被截住。哈尔岑1988年提出那个后来被无数人视为疯狂的想法,把南极冰层本身变成探测器。南极深冰漆黑、纯净、稳定,而且天然就占据了巨大的体积,你不需要建一个装几十亿吨水的大桶,只需要把传感器埋进去。

于是有了冰立方。1立方千米的南极冰体,86条缆线上挂着5160个“反向灯泡”--它们不发光,只负责捕捉光。当极少数倒霉的高能中微子一头撞上冰中的原子核,会产生带电粒子,在冰中以超过光在冰中速度狂奔,激发出微弱的蓝色切伦科夫光。传感器记下这些闪光的时间差和强度,就能反推出中微子来自哪里、带了多少能量。

图2 中微子与冰立方 (来源于诺贝尔奖官网)

2013年,团队从海量数据里筛出了一批能量高到大气层根本解释不了的事件,确认了首批来自太阳系之外的高能中微子的证据。人类第一次有了一种不被磁场欺骗、不被尘埃遮挡的方式,去追问那个悬了上百年的问题:宇宙里那些把粒子加速到比地球实验室高百万倍的“天然加速器”,到底藏在哪儿?

诺奖委员会主席马克·皮尔斯评价,哈尔岑的“坚韧和科学远见为一种新的天文学铺平了道路”。从1988年提出想法,到2011年冰立方建成,再到2013年等到第一批“来信”,中间是二十多年的不确定、质疑,和一场“不能保证成功的冒险”。哈尔岑自己后来回忆,当时最大的风险是,没有人知道,1立方千米究竟够不够大。

科学的浪漫有时正在于此。你不知道信箱够不够大,也不知道有没有人会寄信来,但你还是把信箱建好了,然后等。现在,信来了。

(一审:祁宜宜 二审:马敏智 三审:李伟)



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