北京时间10月6日17时45分,2026年诺贝尔物理学奖揭晓,弗朗西斯·哈尔岑(Francis Halzen)获奖,表彰他对冰立方中微子天文台的决定性贡献,以及发现源自天体的高能中微子。
据诺贝尔奖官网消息,2026年诺贝尔奖各奖项在10月5日至12日陆续揭晓。10月5日至8日将先后公布生理学或医学奖、物理学奖、化学奖,以及文学奖。其中,以今(10月7日)天公布的化学奖为例,下图(第三点)的最早公布时间是CEST(欧洲中部夏令时间)11点45分,而对应的北京时间则是17点45分。两个时间的对比,相差6个小时。而诺贝尔奖的颁布机构主要位于北欧的瑞典(斯德哥尔摩)以及挪威(奥斯陆),这些地方的标准区时应是东一区,与北京时间的东八区相差7小时。其中的“落差”,源自欧洲多国实行的夏令时。
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注意:夏(冬)令时制度,主要通过调快或放慢时钟的方式来调节生产生活节奏。以美国为例,每年春天,大多数美国人都要把时钟“拨快”一小时;到了秋天,又要“拨慢”一小时。这一时间调整制度被称为夏令时(Daylight Saving Time,简称 DST)。它的初衷是为了节省能源、延长白天活动时间。不过,反对者则指出,夏令时间突然调整会扰乱人体生物钟,整体上影响身体健康。对节能效果他们也有存疑,因为在空调普及的今天,夏令时反而可能增加夏季用电量。此外,每年两次调表让人困扰,操作麻烦,费力费钱,还可能导致航班、会议、电子系统出错。
弗朗西斯·哈尔岑主导建设冰立方(IceCube)中微子天文台,开辟高能中微子天文学新领域,解开了百年宇宙射线起源谜题。他把南极上千米深的万年寒冰,改造成一台捕捉中微子的巨型望远镜。冰立方中微子天文台坐落于南极阿蒙森—斯科特南极站,探测器埋在冰层1450米至2450米深处,体积达到1立方千米,布放了数千个光电传感器。当高能中微子撞击冰中的原子核,会产生高速带电粒子,进而发出淡蓝色切伦科夫光,遍布冰层的传感器就能捕捉这一瞬闪光,反推中微子的能量、飞行方向。
注意:阿蒙森—斯科特站是美国于1957年在南极点设立的科学考察站,得名于极地探险家罗尔德·阿蒙森和罗伯特·斯科特(这两人都是19世纪末20世纪初探索南极并在南极遇难的先驱者)。该站位于南极冰盖顶部,海拔2835米,是地球最南端且纬度最高的全年有人驻留站,因冰层移动每年漂移约10米。当地属极地沙漠气候,年平均气温﹣49°C,夏季平均气温约﹣28°C,极端低温达﹣82.8°C(1982年),年降水量仅2.5厘米,每年3月下旬至9月下旬为持续近6个月的极夜期。
中微子被称作宇宙的“幽灵粒子”。它质量极小、不带电,几乎不与普通物质发生相互作用,每秒有上百亿个中微子穿过我们的身体而不留下痕迹。光子会被尘埃、磁场遮挡,而中微子可以直线穿越浩瀚宇宙,不受磁场偏转,直接携带宇宙最剧烈天体事件的原始信息。自1912年宇宙射线被发现以来,这些来自深空的超高能粒子到底从何而来,一直是悬而未决的世纪难题。中微子本身并不发光。但当它偶尔撞上冰中的原子核,就可能产生一些带电粒子。这些粒子在冰中高速运动时,会发出微弱的光。
研究人员用高压热水在冰层中融出深孔,再把串有光传感器的长缆缓缓放进去。当时大家担心普通冰里大量气泡会散射光子,无法重建中微子的运动方向。但大自然给出惊喜:南极极点深处上万年冰层,在巨大压力下变得极致致密纯净,气泡被完全挤压消失,完美适配探测需求,这个意外发现奠定冰立方的可行性。2013年,冰立方取得里程碑突破:首次探测到来自太阳系外的高能宇宙中微子,能量远超大型强子对撞机能够实现的能级,证实宇宙存在强大的天然粒子加速器,当年该成果被《物理世界》评为年度重大突破。
注意:2017年,冰立方捕获一个超高能中微子,回溯定位到遥远耀变体TXS 0506+056——一个由超大质量黑洞驱动的活动星系。这是人类第一次锁定高能宇宙中微子的源头,直接证明耀变体就是宇宙超高能射线的发源地,为百年谜题给出关键答案。在此之后,冰立方持续产出重磅成果:绘制人类首张中微子视角的银河系图像,用全新“粒子信使”观察银河;对假想的第四种惰性中微子开展严苛检验,为粒子物理标准模型提供重要观测约束。过去人类靠电磁波看宇宙(如贵州的“中国天眼”是射电望远镜);如今,引力波、中微子共同成为新的观测窗口。
与之类似的,中国有“海铃计划”。中国科学家们探索建设中国首个深海中微子望远镜,通过捕捉高能天体中微子来探索极端宇宙。其中,想要捕获这些近乎“隐身”的中微子,需要一个极其庞大、纯净且处于黑暗环境中的探测器。南海3000米以下的水体,以良好的水质、近乎完全黑暗的环境和天然的屏蔽,成为建设巨型中微子望远镜的理想场所。它选址在我国海域靠近赤道一个深约3500米的深海平原,占地约12平方千米,由1200根线缆组成,预计在2030年前后建成,设计寿命20年。
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