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把整整1立方公里南极冰做成望远镜,他拿下今年的诺贝尔物理学奖

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10月6日,瑞典皇家科学院宣布,2026年诺贝尔物理学奖授予美国威斯康星大学麦迪逊分校物理学家弗朗西斯·哈尔岑。

冰立方建在南极极点,冰面以下1450米到2450米之间,布设了5160个光传感器。

1立方公里南极冰盖,变成捕捉中微子的超级探测器。



1993年平安夜,哈尔岑等南极点传来消息,他和同事研制的第一根探测串,已放入冰层深处。

当时有三支团队,美国DUMAND在夏威夷外海放探测串,不久因漏水短路失联,1995年终止。

俄罗斯和德国在贝加尔湖放下三根探测串,哈尔岑团队走冰的路线。

AMANDA先导项目遇到麻烦,800到1000米深冰层布满气泡,光散射严重,轨迹无法重建。

团队把探测器下放更深,发现1500米以下冰层清澈;2013年,冰立方率先捕捉到第一批宇宙高能中微子。

距哈尔岑1988年提出设想,已过去25年。



宇宙线大多是带电粒子,被磁场偏折,到达地球时看不出方向。

高能中微子不带电,沿直线飞来,可帮人类找源头。

1912年,赫斯乘气球证实宇宙线来自太空。

此后人们测到最高能量达10的20次方电子伏特,是大型强子对撞机质子束流的上千万倍。

源头至今无定论,中微子几乎不与物质作用,每秒约650亿个太阳中微子穿过指甲,人毫无察觉。

探测器至少要做到1立方公里,每年才能收集有统计学意义的数量。

2004年动工,2010年建成,冰立方布设86根探测串,每根60个光学模块。

项目耗资约2.79亿美元,合作组来自14国约450人。

来自宇宙的高能中微子每年约100个,混杂在约10万个大气中微子中,研究人员层层筛选。



2011年和2012年,团队发现两个约1 PeV的异常事件,叫“伯特”和“厄尼”。

这改变思路,团队又找出26个,共28个事件,2013年发表,显著性约4个标准差。

一年后增至37个,原假设以5.7个标准差被排除。

诺奖表彰的核心是:宇宙中普遍存在高能中微子流,主要来自银河系之外。

2017年,冰立方记录到约290 TeV中微子,不到一分钟发出坐标。

费米望远镜发现耀变体TXS 0506+056,当时正爆发,这是高能中微子首次对应具体天体。

2022年,冰立方找到79个来自活动星系NGC 1068的中微子。

银河系也被确认为来源,今年更新达5.7个标准差。

但这些只能解释一小部分,每年约100个宇宙中微子,绝大部分来处仍无答案。



下一代已在推进,冰立方二代计划扩大到8立方公里。

中国“海铃计划”计划在南海3500米深建设,监测约8立方公里海水。

冰立方是数百人合作成果,诺奖授予哈尔岑一人。

委员会强调,他始终是核心推动者。

这是诺贝尔物理学奖自1992年以来首次由一人独得。

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