■ 本报记者 谢丹颖

　　2026年诺贝尔物理学奖授予了弗朗西斯·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，以及发现具有天体物理起源的高能中微子。

　　这是中微子这种个头极小却拥有颇多宇宙秘密的基本粒子，第5次登上诺奖舞台。“我们熟知的太阳燃烧、超新星爆发都有它的身影。研究每进一步，几乎都会带来一次对基础物理认识的改写。”中国科学院大学杭州高等研究院基础物理与数学科学学院研究员周也铃说。

　　诺贝尔物理学委员会主席马克·皮尔斯评价：哈尔岑领导国际团队，提供了一台卓越的观测仪器，他的坚韧与科学远见，为一种新的天文学研究方式铺平了道路。这意味着，中微子不再只是被研究的对象，还成为人类观测宇宙的新工具。

　　“现在的天文学是‘多信使天文学’。”周也铃说。可见光、γ射线等电磁辐射让人看见天体的温度与结构；宇宙线证明宇宙中存在天然的极高能粒子加速器；引力波则直接携带致密天体并合、坍缩等剧烈事件的动力学信息……对天文学家来说，中微子是一种特殊的信使。它兼具电中性、弱相互作用两大特性：不带电，不容易被星际中的磁场带偏；不爱与其他粒子打交道，容易穿越致密环境，连黑洞喷流这类天体现象的内核也能“看”穿。“如果能捕捉到中微子，就能沿着它的轨迹反推出发位置，对那里的天体进行‘透视’。”

　　“借助各种信使，人类能更完整地还原宇宙事件。”浙江大学物理学院特聘研究员陈海深耕能量范围在10亿到1万亿电子伏特区间的宇宙线研究领域，他告诉记者，诺奖提及的高能中微子能量更高，处在1万亿到1000万亿电子伏特区间，“对中微子了解的不断深入，能更精确地锁定宇宙线的起源、加速机制和星际间传播过程，帮助我们‘看’得更远。”

　　既然中微子有那么多好的特性，为何直到今天才被真正用上？答案恰恰也是它的“性格”。中微子无处不在，我们却毫无察觉。这种近乎“透明”的存在，让它得了个“幽灵粒子”的绰号，科学家探测中微子的设备也被打趣地称为在“捉鬼”——绝大多数中微子会悄无声息地穿过探测器，只有极少数会撞上其中原子核，产生一簇高速带电粒子，一般发出蓝紫色的切伦科夫光。

　　来自遥远天体的高能中微子，向来无法预知、观测通量极低。于是，科学家们“以大博大”：把探测器做成一立方公里级别的透明介质，用足够大的“靶子”去等一次偶然的碰撞。可人工建造并维系一立方公里的透明介质，成本高得惊人。科学家又转而寻找大自然备好的“巨型探测器”——深海、深湖与极地冰层。

　　冰层安静、透明、无生物干扰，还深埋地下、隔绝地表干扰，理论上是探测器的理想介质。但这么大尺度的冰只在南极才有，动工谈何容易。用冰当探测介质，一度被视为纸上谈兵。

　　把理论变成现实的，是哈尔岑。1988年，他首次提出利用南极冰层探测中微子的设想。在哈尔岑推动下，冰立方中微子天文台于2011年建成。

　　它位于南极冰下1450米至2450米，86根探测器串共5160个光学模块，覆盖一立方公里冰体，记录光到达的时间、位置和亮度，再由计算机重建事件能量与来向。钻透数千米冰层、下放探测器串、克服极地环境的一重重难关……2013年，冰立方观测到28个能量超过30太电子伏特的高能中微子事件，这是太阳系外存在高能中微子的首个确凿证据。

　　更关键的一步发生在2017年9月22日。那天，冰立方捕捉到了一个能量约300太电子伏特的中微子，随即自动向全球天文台发出警报。多台望远镜联合观测后，追溯到了这个中微子的源头——30亿光年外、猎户座方向的一个耀变体。这意味着，中微子天文学完成了从“发现存在”到“定位源头”的关键一步。

　　故事并未止步。第二代冰立方（IceCube-Gen2）计划将探测体积扩展至约8立方公里，并配套建设约500平方公里的射电阵列，从而向更高能区推进。

　　“冰立方是开创性工作，打开了新窗口，但远没有把问题全部解决。”周也铃说，中微子像一个永远拆不完的“盲盒”，“我们团队的关注点在另外一个极端——极低能的宇宙背景中微子，探索百万分之一到千分之一电子伏特区间中微子潜在的探测途径，争取让中微子也成为宇宙大爆炸的探针。”