
刚刚,瑞典皇家科学院宣布,将2026年诺贝尔物理学奖授予弗朗西斯·哈尔岑(Francis Halzen),以表彰他“对冰立方中微子天文台作出的决定性贡献,以及发现来自天体物理源的高能中微子”。

在南极捕捉来自宇宙深处的“幽灵粒子”
弗朗西斯·哈尔岑意识到,南极冰层可以用来追踪一种名为中微子的粒子。他的设想和科学领导力,为冰立方中微子天文台的建立奠定了基础。这座天文台利用约1立方公里的南极冰体,在其中布设大量光学传感器。借助冰立方,研究人员可以捕捉来自遥远宇宙中极高能过程的中微子。
中微子无处不在,却极难被察觉。它们可以穿过整个地球,也可以穿过人体,而我们几乎毫无感觉。只有在极少数情况下,中微子会与原子核发生相互作用,借助合适的探测设备,研究人员才有机会发现它们。
科学家早已知道,宇宙中存在天然的“粒子加速器”,能够释放出能量极高的粒子,其能量最高可达到地球实验室中人工加速粒子的上百万倍。然而,这些宇宙高能粒子源仍有许多谜团:它们究竟是什么?位于哪里?内部又发生着怎样的物理过程?
极高能中微子会和其他粒子一起诞生于这些极端环境。不同的是,中微子在抵达地球的过程中几乎不会改变传播方向,也不会损失能量。因此,它们能够携带其他粒子难以保存的信息,为研究遥远宇宙提供一种独特的“信使”。
1988年,弗朗西斯·哈尔岑首次提出利用南极冰层探测中微子的设想。当中微子与原子核发生碰撞时,会产生可以被光学传感器捕捉到的微弱闪光。南极冰层对此具有独特优势:冰体纯净,能够减少多种干扰;同时,这一地区地质环境稳定,几乎没有地震活动。
哈尔岑的构想很快获得其他研究人员的支持。几年后,研究团队便开始在冰层中进行传感器的初步测试。
来自宇宙的极高能中微子十分罕见,因此需要足够巨大的探测体积,才能捕捉到足够多的相互作用事件。冰立方中微子天文台覆盖约1立方公里冰体,并于2011年建成。
此后不久,研究人员便探测到第一批高能中微子。几年后,他们进一步确认,其中一些中微子来自太阳系之外的遥远宇宙。由此,人类开始真正系统地追寻宇宙中的中微子源。
“弗朗西斯·哈尔岑带领一支国际科研与工程团队,为我们建造了一台非凡的观测设备。他的坚持和科学远见,为一种全新的天文学打开了道路。”诺贝尔物理学委员会主席马克·皮尔斯(Mark Pearce)表示。
冰立方正在持续记录中微子相互作用事件。这些数据将帮助研究人员进一步理解高能中微子诞生的极端宇宙环境,也可能揭示此前从未发现的宇宙现象。
关于诺贝尔物理学奖
诺贝尔物理学奖是依据阿尔弗雷德・伯恩哈德・诺贝尔(Alfred Bernhard Nobel) 1895年的遗嘱设立的五大诺贝尔奖之一,旨在表彰在物理学领域作出卓越贡献的科学家。
该奖项由位于瑞典斯德哥尔摩的瑞典皇家科学院负责颁发,自1901年起首次授予获奖者。其评选规则明确要求,获奖者的贡献必须“经受住时间的检验”,这也使得诺贝尔委员会常常在相关科学发现问世数十年后,才会为其颁发这一荣誉。
据诺贝尔奖官网介绍,1901年至2026年,诺贝尔物理学奖共颁发120次。其中有6年没有颁奖,分别是1916年、1931年、1934年、1940年、1941年和1942年。第一次世界大战和第二次世界大战期间,诺贝尔奖的颁发次数有所减少。
根据诺贝尔基金会章程,如果当年没有任何候选成果被认为达到诺贝尔遗嘱所要求的重要程度,奖金可以保留至下一年;如果届时仍无法颁发,则奖金将转入基金会资金。
一项物理学奖可以由几个人分享?
在120次诺贝尔物理学奖中:
48次由一位获奖者独享;
33次由两位获奖者分享;
39次由三位获奖者分享。
按照诺贝尔基金会章程,一项奖金可以在两项同样值得奖励的成果之间平均分配;如果获奖成果由两人或三人共同完成,也可以共同授奖。但一项诺贝尔奖最多只能由三人分享。
一共有多少人获得过诺贝尔物理学奖?
诺贝尔物理学奖共授予231人次。
其中,美国物理学家约翰·巴丁曾两次获得诺贝尔物理学奖,因此实际共有230人获得过这一奖项。
最年轻的诺贝尔物理学奖得主
迄今最年轻的诺贝尔物理学奖得主是劳伦斯·布拉格。
1915年,他与父亲威廉·亨利·布拉格共同获得诺贝尔物理学奖,当时年仅25岁。
最年长的诺贝尔物理学奖得主
2018年,亚瑟·阿什金因“光学镊子及其在生物系统中的应用”获得诺贝尔物理学奖。
获奖时,他已经96岁,成为迄今最年长的诺贝尔物理学奖得主。
当年的获奖理由为“在激光物理领域的突破性发明”。
谁曾两次获得诺贝尔物理学奖?
约翰·巴丁是迄今唯一两次获得诺贝尔物理学奖的人,分别于1956年和1972年获奖。
玛丽·居里也曾两次获得诺贝尔奖,但分属两个不同领域:1903年获得诺贝尔物理学奖,1911年又获得诺贝尔化学奖。
上海科技综合整理自:诺贝尔奖委员会官网、中国新闻网、科学网等

