专访｜中国科学院院士曹臻谈2026年诺贝尔物理学奖：南极千米冰层下“冰立方”没找到的宇宙之谜，线索或藏在四川稻城4410米高山上

每经记者：郑雨航 每经编辑：兰素英

10月6日，南极“冰立方”中微子天文台（IceCube Neutrino Observatory）主导者弗朗西斯·哈尔岑（Francis Halzen）单独获得2026年诺贝尔物理学奖。

这一诺奖成果，让远隔万里的“冰立方”与高海拔宇宙线观测站“拉索”（LHAASO）项目产生了共振：一个深埋在南极冰层下1450米至2450米，专门捕捉行踪诡秘的宇宙“幽灵粒子”中微子；一个伫立在四川稻城海拔4410米的高山之巅，捕捉超高能伽马射线与宇宙线留下的痕迹。

在南极的“冰立方”实验室 图片来源：美国国家科学基金会（NSF）

两者虽然观察方式不同，却在追寻同一个世纪谜题——宇宙高能粒子究竟来自何方？理论上，高能中微子与伽马射线如同孪生子，稻城“拉索”项目锁定的数十个候选源，正成为指引全球寻找高能中微子源的关键路标。

事实上，哈尔岑对于“拉索”项目也并不陌生。2025年，“拉索”发布破解宇宙线“膝”形成之谜的重要研究成果时，哈尔岑就是参与点评的国际专家之一。

高海拔宇宙线观测站“拉索” 图片来源：中国科学院高能物理研究所

诺贝尔物理学奖公布后，《每日经济新闻》记者（以下简称NBD）专访了“拉索”首席科学家、中国科学院院士曹臻。

作为与哈尔岑教授有着20多年学术交往的科学家，曹臻分享了哈尔岑的学术成果对天体物理学的贡献，以及“冰立方”与“拉索”项目的深刻关联。

哈尔岑完成了“探路者”的使命

弗朗西斯·哈尔岑 图片来源：冰立方合作组

NBD：哈尔岑获得了今年的诺贝尔物理学奖，您听闻这一消息的第一反应是什么？您与哈尔岑此前有哪些交流？

曹臻：这是对中微子天体物理所代表的多信使天文学发展的极大鼓舞，彰显了这一领域巨大的影响力，我也衷心祝贺哈尔岑教授能获此殊荣。

哈尔岑作为当今最有影响力的天体物理学家，对这个领域的发展具有真知灼见。2024年，我曾专程前往威斯康星大学拜访他，我们深入探讨了未来高能中微子望远镜的建设方案和核心科学目标。我从中获得了极大的鼓励，科学方案也进行了深度优化。

他也一直高度关注“拉索”的科学成果。应我的邀请，他曾对“拉索”精确测量宇宙线质子能谱、发现高能组分等成果作出精辟的点评。

我们之间的学术联系可以追溯到20多年前。当时我还在美国犹他大学利用HiRes宇宙线实验开展研究，哈尔岑就曾作为外部专家对我的研究做出过评估，对我后续的科研工作产生了重要影响。

NBD：您如何评价哈尔岑以及“冰立方”对粒子天体物理学的贡献？

曹臻：哈尔岑教授是一位具有深远影响力的理论物理学家。他写的《夸克和轻子》（“Quarks and Leptons”）是我研究生时期学习粒子物理和规范场论最主要的教科书之一。

我认为，他有一个非常突出的能力，就是能够敏锐把握重大科学方向，并作出关键科学决策。

从AMANDA（“冰立方” 的前身，全称为“南极缪子和中微子探测阵列”）到“冰立方”，他推动了两个阶段南极中微子望远镜实验计划的立项。同时，他还有很强的号召力和凝聚力，组织多个单位参与国际“冰立方”合作组，克服万难，在南极这种极端环境下，建成了宇宙线探索百年历史上投资规模最大的实验装置。

借助“冰立方”的中微子探测灵敏度，研究人员在2012年测量到能量超过0.1拍电子伏的中微子流强，显著超过地球大气产生的中微子背景流强，从而发现了源自于太阳系以外的高能中微子。

虽然仅仅测到几乎均匀弥漫在整个空间各个方向的微弱流强，并没有发现在单个方向上的显著超出，还没有找到中微子源存在的显著证据，但这已经找到了探测地外中微子的有效途径，完成了“探路者”的使命。

这开启了利用中微子探测宇宙深处奥秘的中微子天文学窗口，尤其是与极端天体物理过程相关的高能中微子天文学窗口，意义重大。

四川稻城“拉索”锁定高能中微子最可能源头

“拉索”位于四川稻城海子山，由中国科学家自主设计、建设并运行。2025年11月16日，中国科学院高能物理研究所发布了“拉索”关于宇宙线“膝”形成之谜的两项重要研究成果。

哈尔岑对这项中国科研成果给予高度评价：此次“拉索”合作组的科学成果，为我们理解银河系宇宙线的起源这个悬而未决的重大谜题带来了根本性的新认识。无论是探测面积还是缪子覆盖度，“冰立方”都无法达到“拉索”的精度水平。这次测量覆盖了能谱中那个非常关键的能区，也就是所谓的“膝”区，有力地推动了将微类星体视为“膝”区宇宙线可靠加速源的研究。无论是通过“冰立方”，还是通过中国正在规划的大型探测项目，我们都将能确认它们作为宇宙线加速器的角色。

曹臻 图片来源：中国科学院高能物理研究所

NBD：“拉索”和“冰立方”之间有怎样的科学联系？

曹臻：在今年诺奖成果叙述中，明确指出尚未发现中微子源存在的显著证据。准确地说，没有发现源，就还不能算是真正意义上的天文学研究。

但发现源的存在是需要线索的，最好在疑似的候选天体中去寻找，而“拉索”发现的超高能伽马射线源就是最可能的候选天体。

从理论上讲，超高能中微子应该存在共生的伽马射线，高能宇宙线粒子在撞击源周围的星际介质时，会无偏差地产生衰变到两个伽马光子的中性粒子和两个衰变到中微子的带电粒子。

打个形象的比喻：伽马光子和中微子是孪生子，但它们“性格”迥异，伽马射线性情活泼，易于探测，一平方公里的“拉索”已经发现了几十个超高能伽马射线源天体；而孪生的中微子却是天生的“隐身人”，高深莫测，被称为“幽灵粒子”，一立方公里的“冰立方”至今没有有效探测到任何一个源。

这说明，与伽马射线探测灵敏度相比，中微子探测的灵敏度严重不足，“冰立方”之后的下一代探测装置必须具备足够强的灵敏度：根据我们的估算，30立方公里的探测装置是必需的。

也就是说，“拉索”主要“看”超高能伽马射线和宇宙线，“冰立方”主要“看”高能中微子，它们是在追踪宇宙中同一类极端粒子加速过程，但这里也存在本质的差别：人类所拥有的伽马射线和宇宙线探测器的灵敏度已经很强，可以开展高精度的测量，而中微子探测才刚刚起步，探到了前行的路线，但还不具备看见单个源的能力。

而“拉索”发现的大量超高能伽马射线源，正是高能中微子的最可能源头。一旦测到来自这些源的中微子，无疑就找到了破解宇宙线起源的关键证据。

“拉索”的广角切伦科夫望远镜阵列 图片来源：中国科学院高能物理研究所

NBD：从“拉索”目前的观测结果来看，是否已经有一些天体源是您特别希望“冰立方”或者其他下一代中微子望远镜重点寻找对应中微子信号的？

曹臻：是的，有一批天体，尤其是与黑洞吸积过程密切相关的天体。当“拉索”发布批量化发现这种被称为微类星体的超高能伽马射线源的成果当天（2024年国庆期间），我正好与哈尔岑一起在威斯康星大学一间不大的会议室里参加一个研讨会，当天的话题自然就是微类星体，他当场就断言，微类星体就是未来的中微子和宇宙线起源的最佳候选天体，他甚至愿意赌上他的钱包（“I bet my wallet on it”）。

但“冰立方”的灵敏度肯定不能完成此任务。根据“拉索”测量的伽马射线强度，如果这的确是中微子的孪生兄弟，那就算是第二代“冰立方”的灵敏度也不足以在10年观测期内以5倍标准偏差的显著性探测到发自这些源的中微子。这是自然界给人类设置的一个不低的门槛。

哈尔岑点赞中俄超大型中微子望远镜项目

NBD：哈尔岑此次获得诺贝尔物理学奖，是否意味着我们正在真正进入中微子、伽马射线、宇宙线、引力波共同参与的“多信使天文学时代”？下一项重大突破可能出现在哪里？

曹臻：多信使天文学的窗口其实早已打开。

以“拉索”的发现为依据，中微子天文学是下一个最有希望的突破口，如果具有30倍的灵敏度提升，可以“看见”超高能中微子源。

NBD：中国已经有四川稻城的“拉索”，也正在推动包括南海深海中微子望远镜在内的相关计划。您如何评价中国目前在粒子天体物理和多信使天文学中的位置？

曹臻：“拉索”已经为人类打开了超高能伽马射线天文学的研究窗口。

这类源天体的数量已经超过60个，不但给未来的伽马天文学发展指明了方向，给未来即将投入观测的LACT（中国）、ASTRI（意大利）、LST-CTAO（欧洲）等伽马望远镜项目设定了研究目标，同时也给未来中微子研究设立了探索的目标，甚至于定量化的目标。

因此，中国也在为此制订自己的中微子探测计划，直面自然界的高门槛，寻找可能的解决途径。除了已经提到的在南海的尝试以外，核心任务是找到降低探测装置建设成本的办法，在有限的研究经费资源条件下实现大规模的探测器建设，达到所需要的灵敏度。

通过国际合作集众多有志于中微子天文学突破的研究力量共同完成人类的壮举，几乎是必由之路。

目前，中俄两国正在努力推动以贝加尔湖为基地的超大型中微子望远镜项目立项，借全球唯一的贝加尔湖优质水体建设30立方公里的Baikal-HUNT中微子探测装置，以此为基础，我们正在扩大国际合作的范围，凝聚更多的国际力量共同实现这一历史使命。哈尔岑对此计划不但高度赞赏，还给出了重要的建议和极大的鼓励。