2026年诺贝尔物理学奖揭晓：Francis Halzen独揽殊荣
新智元报道
2026年诺贝尔物理学奖正式公布。比利时裔理论物理学家、威斯康星大学麦迪逊分校教授Francis Halzen凭借「对冰立方中微子天文台的决定性贡献，以及发现来自天体物理源的高能中微子」，一人独揽全部奖项及1200万瑞典克朗奖金。
这是继1992年以来，时隔34年物理学奖再次单独授予一位科学家。此前备受关注的华人物理学家薛其坤和叶军此次未获奖。
Halzen的获奖源于其38年前提出的大胆构想：利用南极一立方公里的万年冰川，建造捕获宇宙高能中微子的超级望远镜。这一曾被视为「疯狂」的计划，不仅改变了人类观测宇宙的维度，更让人类首次确认了来自太阳系外的高能中微子。
值得一提的是，冰立方望远镜在绘制银河系中微子图像时，也应用了机器学习技术从海量数据中提取信号，这与前两年诺贝尔物理学奖表彰的AI奠基人Hopfield和Hinton的研究形成呼应。
宇宙中的「幽灵信使」：中微子
中微子不带电荷，质量极小，几乎不与物质发生相互作用，因此被称为「宇宙幽灵」。尽管此刻有约650亿个太阳中微子穿过你的指甲盖，但探测它们极其困难。
然而，中微子是完美的宇宙信使。不同于受磁场影响的宇宙射线或被尘埃阻挡的伽马射线，中微子沿直线传播且穿透力极强。它们能从黑洞边缘等极端环境直线飞越数亿光年，将宇宙深处的原始信息直接传递到地球，如同为宇宙进行「CT扫描」。
疯狂构想：在南极冰层下建造望远镜
探测中微子需要巨大的靶介质。当高能中微子与介质原子核碰撞产生带电粒子（如缪子）时，会因速度超过介质中的光速而产生切伦科夫辐射（蓝光）。通过捕捉这些蓝光，可反推中微子来源。
早期尝试使用海水作为介质，但深海生物发光和放射性噪音干扰严重。1980年代，Francis Halzen提出利用南极冰层的设想。相比海水，南极冰具有三大优势：
规模巨大：拥有无尽的天然冰层，满足超大探测器需求。
纯净黑暗：深层冰无生物发光和海流干扰。
绝对稳定：固态冰确保传感器位置固定，利于精确计算粒子轨迹。
1988年，Halzen与John G. Learned正式提出该构想，并组建了团队启动这一艰巨工程。
一立方公里的「冰立方」工程奇迹
1993年，团队启动AMANDA项目进行初步尝试。初期因浅层冰气泡散射光线而受挫，随后发现1400米以下的深冰层在高压下极其纯净透明。2004年，在国家科学基金会支持下，冰立方（IceCube）建设正式启动。
工程团队使用高压热水钻融化出86口深达2公里的垂直井。
在井水重新冻结前，迅速沉入挂满光学传感器的电缆。共计部署5160个球形传感器，覆盖1450米至2450米深度的冰层。
Halzen将这些传感器比作「逆向灯泡」，它们负责捕捉微弱光子并转化为电信号。2011年，占地一立方公里、重达十亿吨的「冰立方」天文台正式竣工。
从海量噪音中捕捉宇宙信号
冰立方每天记录超过1亿个粒子信号，其中绝大多数是大气宇宙射线产生的背景噪音。每年记录的约10万个中微子中，绝大部分也源自地球大气，真正来自宇宙深处的高能中微子年均仅约100个。
2013年：团队在两年数据中发现两个能量超过1PeV的高能事件，首次确凿证实了太阳系外高能天体物理中微子的存在。随后分析确认了28个高能宇宙中微子，统计显著性达5.7σ。
2017年：冰立方探测到一个约290TeV的中微子，并实时向全球发出警报。后续观测确认其来源为正在爆发的耀变体TXS 0506+056，人类首次将高能中微子与具体宇宙源头关联。
2022年：在活跃星系NGC 1068方向发现79个中微子，揭示了被尘埃包裹的黑洞发出的中微子信号。
2023-2026年：借助机器学习技术，团队从10年数据中识别出约6万个中微子事件，成功绘制出银河系的中微子图像。2026年，基于12年数据的研究以5.7σ的显著性清晰展示了银河系自身的高能中微子辉光。
开启多信使天文学新时代
诺贝尔委员会主席Mark Pearce评价称，Halzen的远见和坚韧为全新天文学铺平了道路。冰立方的成功标志着「多信使天文学」时代的成熟：人类不仅能通过光和引力波观测宇宙，更能通过中微子「透视」宇宙核心。
目前，规模扩大八倍的「冰立方-Gen2」正在筹划中。同时，地中海、太平洋以及中国南海的「海铃计划」（TRIDENT）等项目也在推进，一张全球中微子探测网正在形成。
从最初被视作疯狂的构想，到如今描绘出银河系的新面貌，Francis Halzen与他的团队在地球最南端的冰层深处，实现了人类探索宇宙的极致浪漫。
参考资料：诺贝尔奖官网