瑞典皇家科学院于10月6日宣布,将2026年诺贝尔物理学奖授予比利时裔美国物理学家弗朗西斯·哈尔岑(Francis Halzen)。获奖理由是其在“冰立方中微子天文台”(IceCube Neutrino Observatory)建设中的决定性贡献,以及成功发现具有天体物理起源的高能中微子。
20世纪80年代末,哈尔岑提出利用南极冰层探测来自超大质量黑洞等宇宙天体高能中微子的构想。该项目于2011年建成,并在两年后首次捕捉到太阳系外的高能中微子信号。这一突破不仅推动了中微子天文学的发展,也为全球其他中微子望远镜(如2023年探测到迄今最高能量中微子的海底观测站)奠定了技术与理论基础。
把南极冰层变成一台“望远镜”
中微子是充斥宇宙的亚原子粒子,不带电荷且极少与物质相互作用。这种特性使其能够穿越遥远距离而不被干扰,成为追踪宇宙源头、揭示宇宙本质的理想载体。宇宙中微子主要产生于质子与其他粒子的碰撞过程。

虽然每秒有超过10亿个主要来自太阳的中微子穿过人类手掌,但哈尔岑的研究聚焦于数量稀少、能量极高且源自宇宙深处的中微子。诺贝尔物理学奖委员会主席马克·皮尔斯(Mark Pearce)将其比作“来自宇宙的幽灵般信使”,强调其能提供其他手段无法获取的遥远宇宙源信息。
1988年,哈尔岑提出在南极冰层深处安装数千个光学传感器以构建中微子望远镜。当中微子穿过地球时,极少数会与冰层相互作用产生闪光,从而被传感器捕捉。历经20余年建设,“冰立方”覆盖了约1立方公里的南极冰层。
哈尔岑指出,研究难点在于从海量背景噪声中筛选目标。团队每秒可探测到3000个带电粒子,但其中每天仅能找到一个来自宇宙的中微子,而能完全确认的案例每月仅约一个。这体现了该领域极高的复杂性与对耐心的巨大考验。
打开观察宇宙的新窗口
自建成以来,“冰立方”取得多项里程碑式发现。2013年,团队宣布发现来自太阳系外的高能中微子,证实了中微子作为宇宙研究“信使”的价值,正式开启中微子天文学时代。随后,研究人员成功追踪到TXS 0506+056和NGC 1068两个星系的中微子发射证据。2023年,团队更是首次发现来自银河系的中微子信号。
这些发现标志着科学界从单纯的“发现中微子”迈向“溯源中微子”,进而深入研究黑洞附近、恒星爆炸等宇宙极端高能过程。哈尔岑坦言,项目初期包括他自己在内的许多人对其成功持怀疑态度,但他庆幸自己坚持了下来。
德克萨斯大学阿灵顿分校物理学家大卫·尼格伦(David Nygren)评价称,哈尔岑几乎凭一己之力推动了这项研究,克服了电子设备在极端环境下运行的诸多技术难题。然而,哈尔岑强调这是国际合作的成果。目前,“冰立方”项目汇聚了来自14个国家、58家科研机构的约450名科学家。
哈尔岑笑称拿奖“只需活得够久”
现年82岁的哈尔岑出生于比利时蒂嫩,现任美国威斯康星大学麦迪逊分校理论物理学家。他是自1992年以来首位单独获得诺贝尔物理学奖的科学家,奖金为1200万瑞典克朗(约合803.76万元人民币)。
得知获奖时,哈尔岑正在意大利一家酒店撰写新的研究计划书。他回忆道,接到电话时第一反应是以为这是个玩笑。自2013年发表标志性成果以来,他一直被视为诺奖热门人选。他幽默地表示,每年获选概率约为二十分之一,“我只需要活得足够久就可以了”。
在新闻发布会上,哈尔岑通过电话向委员会致谢,并 jokingly 表示希望奖项能帮助他的新项目获得批准,引得现场笑声一片。
目前,“冰立方”项目已完成重要升级。2025年至2026年间,新的探测设备已在南极部署,预计今年晚些时候将获得首批科学数据。与此同时,科学家正规划规模更大的下一代“冰立方”(IceCube-Gen2)。新设施的光学探测阵列规模将是现有的8倍,并结合无线电探测技术,旨在捕捉更多更高能量的宇宙中微子。

