北京
来源：参考消息
编译：卢荻
澳大利亚“对话”网站10月6日刊登题为《诺贝尔物理学奖授予发现来自宇宙的“幽灵信使”的人》的文章，作者是英国萨里大学数学与物理学院高级讲师诺埃利娅·诺埃尔，内容编译如下：
2026年诺贝尔物理学奖被授予科学家弗朗西斯·哈尔岑，以表彰他发现了来自太空的高能中微子粒子。
图片来源：央视网
诺贝尔委员会表示，哈尔岑利用南极冰立方中微子天文台，为发现“天体物理学起源的中微子”做出了“决定性贡献”。
瑞典皇家科学院秘书长埃伦·穆恩斯将这些中微子称为“幽灵信使”。这指的是这种粒子几乎没有质量，穿过固体物体时几乎不发生任何相互作用。事实上，每秒钟都有数十亿个中微子穿过地球上的任何一个人。
这些中微子大多是由太阳发出的。然而，来自宇宙其他地方的高能中微子也会到达我们的星球。这些中微子比那些从太阳流出的中微子要罕见十亿倍。
它们的来源多种多样，比如位于遥远星系中心的黑洞，这些黑洞能将粒子加速到极端能量。
“冰立方”实验的构想是利用南极冰层作为透明的天然介质来捕捉这些高能粒子的微弱闪光。这项实验包括数千个传感器，分布在南极洲冰冻表层下，体积超过一立方千米。
诺贝尔物理学委员会主席马克·皮尔斯在评价哈尔岑工作重要性时说：“中微子具有非常特殊的性质：它在物质中很少发生相互作用——在这种情况下，它成为一种途径，为我们带来遥远宇宙天体的信息，这些信息是无法通过其他方式获得的。”
我们对宇宙的了解大部分来自于光，但一些最极端的环境可以完全对光隐藏它们的秘密。高能中微子给了我们另一种观察它们的方式。
在威斯康星大学麦迪逊分校工作的哈尔岑帮助将这些难以捉摸的粒子变成了一种天文学新工具。中微子与物质的相互作用非常微弱，以至于它们几乎可以不受干扰地穿过恒星、星系甚至整个行星。这使得它们极难探测，但也成为来自宇宙的独特宝贵信使。
挑战在于，来自太阳系以外天体的高能中微子极为罕见。为了捕获足够的中微子，物理学家需要一个超大规模的探测器——大约一立方千米。
1988年，哈尔岑提出了一个极其大胆的解决方案：利用南极冰层本身。
在南极深处，冰层异常清澈。科学家们在其中钻出狭窄的钻孔，将长串的光传感器放置到冰面以下一千多米的地方。等钻孔重新冻结后，传感器就嵌入到一个巨大的天然探测器中。
大多数中微子会直接穿过地球和“冰立方”，不留下任何痕迹。但偶尔，中微子会与冰内或冰附近的物质发生碰撞，产生带电粒子，如缪子(μ子)。
这种缪子在冰中的移动速度比光在冰中的移动速度更快，会产生一种被称为切伦科夫辐射的微弱蓝光锥。这并不意味着它超过了宇宙速度极限：光在冰中的传播速度比在真空中慢。
通过测量这些光穿过许多埋藏传感器的时间和模式，“冰立方”可以重建缪子的路径，并推断原始中微子来自哪个方向。
实际上，缪子会在冰层中留下一条发光的痕迹，让科学家们能够回溯中微子在天空中的来源。
2013年，“冰立方”报告了首个强有力的证据，表明存在来自太阳系之外的极高能中微子群体。
这是一个重大突破，因为中微子的行为与来自太空的其他粒子截然不同。例如，宇宙射线是带电的。当它们穿过宇宙时，磁场会使其路径弯曲，所以当它们到达地球时，极难找出它们的来源。
中微子不带电荷。它们在太空中几乎是直线传播的，所以它们的到达方向可以指向其来源。它们还可以从光可能在被释放前被吸收或散射的致密环境中逃逸出来。
这为研究宇宙中一些最剧烈的地方打开了一扇新窗口，包括超大质量黑洞周围和其他强大的宇宙粒子加速器。
这一突破还帮助建立了我们现在所说的多信使天文学：通过结合不同的宇宙信号，包括光、引力波、宇宙射线和中微子，构建出一幅更全面的宇宙图景。
每一种信号都携带着不同的信息。
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