诺奖速递|2026诺贝尔物理学奖:在南极冰下捕捉宇宙信使
时间: 2026-10-07 发布者: stem 文章来源: 科学教育研究中心 审核人: 浏览次数: 10
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新闻前沿



瑞典皇家科学院10月6日官宣:2026 诺贝尔物理学奖授予弗朗西斯・哈尔岑(Francis Halzen),表彰他对冰立方中微子天文台(IceCube)的决定性贡献,以及发现来自天体源头的高能中微子。

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研究核心:中微子 & 冰立方天文台


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PART.01

什么是中微子

中微子被称为宇宙中最“害羞”的粒子。每秒,有数百亿个中微子无声穿过我们的身体,也能直接穿透整个地球,几乎不和任何物质发生相互作用,极难被探测捕捉。

以往人类看宇宙,依靠可见光、X 射线、无线电波这类电磁波,但它们会被宇宙尘埃、黑洞周边浓密物质遮挡,看不到天体内核真实发生的故事。而中微子是全新的宇宙信使:它诞生于黑洞、星系核等宇宙最剧烈的爆发过程,不带电荷,不受磁场偏转,可以跨越亿万光年,把天体核心最真实的信息带到地球上来。

但它的弱点也很突出:发生碰撞的概率极低,想要捕捉到它,就需要一台体量巨大的探测器。


PART.02

什么是冰立方天文台

它是建在南极极点冰层之下的巨型粒子望远镜,不是普通看星光的望远镜。

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1988 年,哈尔岑提出一个大胆构想:直接把南极纯净透明的冰层,拿来做探测器的探测介质。

冰立方中微子天文台建在南极极点地下,把1立方公里的南极冰改造成为巨型探测装置;

86根线缆向下钻入冰层,布放5160个光传感器,静静等待一次极其罕见的碰撞事件中国科技网;

当高能中微子偶然撞上冰层内原子核,会产生高速带电粒子,在冰中发出微弱的蓝色闪光;埋在冰层中的传感器就记录下这束微光,反推中微子来自宇宙哪个方向。

从创意设想,到工程落地,历经二十余年,冰立方天文台在 2011 年正式建成运行。


工作原理

绝大多数中微子直接穿过冰层什么都不发生。只有极其偶然,一颗高能中微子撞上冰里面的原子核,会产生高速带电粒子。带电粒子在冰里跑得比光在冰中的速度还要快,会产生淡蓝色闪光(切伦科夫光,类似 “光的音爆”)。冰层里的传感器捕捉这道蓝光,根据光到达各个传感器的时间、位置,反推:这颗中微子能量多大、是从宇宙哪个方向飞过来的。

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成果实际作用


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开辟全新的观测宇宙手段:

中微子天文学

过去人类观测宇宙,依靠可见光、无线电、X射线这类电磁波;后来又有引力波。冰立方证明我们可以用高能中微子作为全新“宇宙信使”看宇宙,开创了中微子天文学这门新学科。很多黑洞、活动星系核的核心,被厚厚的尘埃包裹,望远镜看不到里面;但中微子可以穿透遮挡,把核心发生的高能物理过程信息带到地球。


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寻找宇宙高能粒子的发源地,

解答百年谜题

一百多年来,人类一直困惑:宇宙超高能宇宙射线,到底是哪些天体加速出来的?冰立方的核心任务,就是定位这些宇宙天然 “超级粒子加速器”。

关键成果:

  • 2013 年,首次确凿探测到来自银河系之外的高能中微子,证明河外高能中微子真实存在;

  • 2017 年,第一次把一颗高能中微子,锁定源头到遥远的耀变体(超大质量黑洞驱动的星系);

  • 证实近邻星系 NGC1068(活动星系核)会释放高能中微子,窥探被尘埃遮蔽的星系内核活动。


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多信使联合天文观测

一旦冰立方探测到一颗高能中微子,会立刻给全球所有光学望远镜、射电望远镜发警报。全世界天文台调转镜头,对准中微子来的方向,同时开展观测。把粒子信号+星光信号结合在一起,更加完整解读天体现象。


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给出下一代中微子望远镜方向

冰立方的观测结果,为未来新一代立方公里级中微子天文台提供观测依据与技术经验。