导　读

这位1944年出生于比利时蒂嫩的物理学家，今年已经82岁。 从提出设想到站上领奖台，他等了将近四十年。

一图看懂：这个奖与这台装置

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要看懂这个奖，得先认识这种粒子

要理解这个奖的分量，得先从中微子说起。中微子被称为“幽灵粒子”：它不带电，质量极小，几乎不与任何物质发生作用，每秒钟有数以万亿计的中微子穿过我们的身体，却不留下任何痕迹。对天文学家而言，这种“孤僻”是一种难得的品质。光会被尘埃和气体遮挡，带电的宇宙线会被星际磁场搅乱方向，到达地球时早已无法追溯来处；中微子却能从黑洞周围、星系核心这些最剧烈、最致密的环境中径直飞出，穿越数十亿光年而方向不改。谁能捕捉到它，谁就能看到其他手段看不到的宇宙。

难处在于，一个几乎不与物质作用的粒子，也几乎不与探测器作用。此前人类探测到的地外中微子只有两个来源，太阳和1987年的一次超新星爆发，相关工作获得了2002年的诺贝尔奖。至于能量高出百万倍以上、来自遥远宇宙深处的高能中微子，理论估算表明，探测器的体积必须达到立方千米量级，才有希望每年捕到寥寥数个。人工建造这样规模的装置并不现实，只能向自然界借用现成的透明介质。上世纪七八十年代，美国科学家曾尝试在夏威夷外海的深水中布设探测阵列，最终因技术困难而终止。

要留意 · 为什么偏偏是它

光会被尘埃和气体遮挡，带电的宇宙线会被星际磁场搅乱方向，中微子却能径直飞出、方向不改。

谁能捕捉到它，谁就能看到其他手段看不到的宇宙。

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一个理论家，把南极的冰做成望远镜

哈尔岑本是一位粒子物理理论家，1969年在鲁汶大学获得博士学位，1972年起任教于威斯康星大学，与人合著的《夸克与轻子》至今仍是通行的教科书。上世纪80年代末，他把目光投向南极：那里的冰盖厚达近三千米，深层冰在巨大压力下几乎不含气泡，纯净而透明，又黑暗、稳定。中微子偶尔与冰中的原子核相撞，产生的带电粒子会在冰中发出微弱的切伦科夫蓝光，只要在冰里埋入足够多的光传感器，记录光到达的时间和强度，就能反推出中微子的能量和来向。一个理论家由此“意外”地成了一项巨型实验的灵魂人物。

设想虽然简洁，实现起来却异常艰难。团队先在90年代建成先导实验AMANDA，验证了冰的光学性质和整套技术路线，随后才启动冰立方。2004年到2010年的七个南极夏季里，工程人员用热水钻在南极点附近融出86个深孔，每个深约两千五百米，把5160个篮球大小的光学模块像串珠一样放入冰下1450至2450米处，待水重新冻结，传感器便被永久封存，整块一立方千米的冰成了一台望远镜。哈尔岑后来回忆，形成可行方案用了十年，争取经费用了五年，建造又用了十年，中间不止一次濒临失败。

别忽视 · 代价

形成可行方案用了十年，争取经费用了五年，建造又用了十年，中间不止一次濒临失败。

从提出设想到站上领奖台，他等了将近四十年。

03

“伯特”和“厄尼”，以及它们从哪来

建成后不久，回报就来了。2013年，冰立方在两年数据中找出28个高能事例，其中两个能量超过千万亿电子伏特，被研究人员以动画角色的名字昵称为“伯特”和“厄尼”。它们的能量和数量都远超地球大气所能产生的本底，只可能来自太阳系之外。这是人类第一次确认高能宇宙中微子的存在，中微子天文学由此从设想变为现实，哈尔岑常说的那句话也成了这个领域的开场白：中微子天文学是存在的。

此后的工作是回答“它们从哪里来”。2017年9月，冰立方记录到一个高能中微子并在一分钟内向全球发出警报，多台望远镜随即跟进，发现其来向与一个正在爆发的耀变体TXS 0506+056重合，那是一个距离我们数十亿光年、喷流正对地球的超大质量黑洞。2022年，冰立方又在近邻活动星系NGC 1068方向找到显著的中微子超出；2023年，借助机器学习方法，团队首次绘出了以中微子“看到”的银河系。

04

三重意义，还有一个绕不开的话题

这些成果的意义至少有三重。其一，在电磁波和引力波之外，人类获得了又一种观测宇宙的独立手段，多信使天文学因此完整。其二，高能中微子只能由被加速到极高能量的质子等粒子产生，找到中微子源就等于找到宇宙线的加速器，这为困扰物理学界一百多年的宇宙线起源之谜提供了最直接的线索。其三，冰立方本身也是一台粒子物理仪器，它在加速器无法企及的能量上检验中微子的性质，并搜寻暗物质等新物理的迹象。如今这一合作已有来自十多个国家的数百名研究者，规模更大的下一代探测器也在规划之中。

每到诺奖季，中国科学家何时获奖总会成为话题。物理学领域常被提及的人选，有首次在实验上实现量子反常霍尔效应的薛其坤，以“墨子号”卫星开拓量子通信的潘建伟，主持大亚湾实验、发现中微子新振荡模式的王贻芳，以及开创“魔角石墨烯”方向的曹原。在哈尔岑开辟的这条路上，中国同样有自己的布局：江门中微子实验已经运行，高海拔宇宙线观测站“拉索”成果频出，南海的“海铃计划”瞄准的正是下一代中微子望远镜。再看空间站、嫦娥六号月背采样、“中国天眼”、量子计算和新能源，中国科技的进步是实实在在摆在那里的。诺奖奖励的往往是几十年前的工作，天然滞后，用它来衡量当下的实力并不合适。

别误读 · 口径

诺奖奖励的往往是几十年前的工作，天然滞后，用它来衡量当下的实力并不合适。

这个奖值得尊重，将来若有中国科学家获此殊荣自然可喜，但中国科技的成色不需要靠它来认证。把自己的事情做好，奖项不过是水到渠成。