2026年诺贝尔物理学奖揭晓:弗朗西斯·哈尔岑与南极冰层里的中微子天文台

2026年诺贝尔物理学奖得主:一分钟速览

得主弗朗西斯·哈尔岑(Francis Halzen)
任职机构美国威斯康星大学麦迪逊分校(University of Wisconsin–Madison)
获奖理由对冰立方中微子天文台的决定性贡献,以及发现具有天体物理起源的高能中微子
公布时间2026年10月6日(瑞典斯德哥尔摩)
奖金1200万瑞典克朗(约合806万元人民币 / 约110万美元)
奖金份额1/1(独享)
出生1944年,比利时蒂嫩(Tienen)
博士学位1969年,比利时鲁汶大学(KU Leuven)

数据来源:瑞典皇家科学院 2026年诺贝尔物理学奖新闻公报(2026年10月6日)。

一个容易被忽略、但很有分量的细节:官方标注的奖金份额是 1/1。也就是说,哈尔岑独得全部1200万瑞典克朗。上一次诺贝尔物理学奖由单一得主独享,还要追溯到 1992年的乔治·夏帕克(Georges Charpak)——此后的三十余届物理学奖,全部由两人或三人分享。

为什么是中微子:宇宙中最"腼腆"的粒子

每秒650亿个中微子穿过你的小指指甲

中微子不带电荷,质量轻到几乎可以忽略。诺贝尔奖官方科普材料用了一个极具画面感的数字:每一秒,约有650亿个来自太阳的中微子穿过你的小指指甲,而你毫无察觉。

它们能整颗穿透地球、穿透人体,只有在极罕见的情况下,单个中微子才会与某个原子核发生相互作用,留下一瞬可被捕捉的信号。正因如此,中微子被官方称为”宇宙中最腼腆的粒子”。

中微子凭什么比质子更适合当”信使”

探索中微子的真正动机,来自一个悬了上百年的谜:最高能宇宙射线的起源。

宇宙中持续存在着被统称为”宇宙射线”的粒子流,最常见的是质子,也就是氢的裸原子核。这些质子有时带着惊人能量抵达地球,能量可达地球实验室加速器极限的一百万倍。但问题是:质子带电,在穿越星际空间时会被磁场反复弯折,等它到达地球时,方向信息早已丢失,科学家无法回溯它究竟来自哪个天体。

中微子恰好补上了这个缺口。

宇宙”信使”是否带电受磁场影响传播中是否衰减能否回溯起源
宇宙线质子带正电会被星际磁场弯折基本不衰减不能,方向信息丢失
伽马射线不带电不受影响会与光和物质作用而衰减能,但远距离或稠密环境下失效
高能中微子不带电不受影响几乎不衰减、不改变方向能,可回溯至宇宙加速器

三种宇宙”信使”的能力对比。中微子既不带电、又几乎不衰减,是唯一能可靠回溯起源的信使。

关键的物理逻辑是:能把质子加速到极高能量的过程,同时也必然会产生高能中微子。所以只要抓住这些中微子,就等于拿到了宇宙粒子加速器的”定位信标”。

从一次波兰会议到一立方公里冰:冰立方的四十年

时间线:一个构想如何变成一台仪器

  1. 1988年——哈尔岑与当时参与 DUMAND 项目的同事 约翰·G·勒纳德(John G. Learned)在波兰的一次会议上,首次提出”在南极冰层中建造中微子天文台”的构想。
  2. 1992年——研究人员与工程师首次尝试将光传感器沉入南极冰川。
  3. 1993年平安夜——哈尔岑坐在餐桌旁、把电脑放在腿上,等待第一条串有光学模块的电缆安装成功的消息。
  4. 2000年1月——前身项目 AMANDA 建成。它验证了一切按预期工作,但体积仍不足以探测来自宇宙粒子加速器的高能中微子。
  5. 2011年——冰立方(IceCube)完成最终部署:1立方公里冰体、5160个光传感器、分布在86条电缆上,深度介于地表以下1450米至2450米之间。
  6. 2013年——团队公布首个支持”确实探测到宇宙中微子”的关键证据。
  7. 2018年——首次确认已知耀变体 TXS 0506+056 为高能中微子源,成果发表于《科学》(Science)。
  8. 2022年——报告活动星系 NGC 1068(M77) 发射高能中微子的证据,同样发表于《科学》。
  9. 2023年——首次用中微子”拍”出银河系图像。
  10. 2024年——首次以高置信度探测到来自天体的高能 τ 中微子。

中微子为什么三次站上诺贝尔领奖台

年份得主与中微子相关的贡献
2002雷蒙德·戴维斯(小)、小柴昌俊探测到太阳中微子并追溯其来源,开创中微子天文学(当年另一半奖金授予里卡尔多·贾科尼,表彰宇宙X射线源发现)
2015梶田隆章、阿瑟·麦克唐纳发现中微子振荡,证明中微子具有质量
2026弗朗西斯·哈尔岑建成冰立方中微子天文台,发现天体物理起源的高能中微子

这条线索非常清晰:先证明能测到(2002)→ 再证明它有质量、会变身(2015)→ 最后把它变成一台能定位宇宙加速器的望远镜(2026)。

中国的中微子布局:从江门到南海

这条赛道上,中国的存在感正在快速上升。

江门中微子实验(JUNO)的2026

  • 2025年8月26日:JUNO 正式投入运行,稳定高效运行,物理取数效率超过90%。探测器位于地下700米,核心是一个直径35.4米的有机玻璃球(世界最大),内装 2万吨液体闪烁体.
  • 2026年6月11日:首个物理成果以 封面文章 形式发表于《自然》杂志。基于投运后59天的有效数据,完成两个中微子振荡参数的高精度测量,精度较此前数十年多项实验的综合结果 提升了1.6倍.
  • 2026年6月22日:在国际中微子大会上,JUNO 合作组发言人 王贻芳 报告了基于 207天有效数据 的成果——三个中微子振荡参数被精确测量,其中两个质量平方差精度达 1%,混合角 sin²θ₁₂ 精度达 2%,均为国际最好水平;同时给出 中微子质量顺序倾向于正序 的迹象,统计显著性 2.3σ(等效97.5%置信度),是迄今国际上最高精度的质量顺序测定。
  • 其他成果包括:迄今全球最多的 地球中微子样本(排除了若干地球模型,暗示华南地区地球化学组成与世界平均水平存在较明显差异)、弥散超新星中微子背景(DSNB)与大气中微子的初步测量结果。
  • 子实验 台山中微子实验 今年也开始运行取数,能量精度达同类探测器最高水平。

2015年诺贝尔物理学奖得主 阿瑟·麦克唐纳 评价 JUNO:”现已圆满达成全部设计指标……即将向着宏大的科学目标稳步推进。”

冰立方 vs 江门中微子实验:不是竞争,是互补

维度冰立方 IceCube江门中微子实验 JUNO
探测介质南极深冰(1立方公里,冰下1450—2450米)2万吨液体闪烁体(广东江门,地下700米)
能量区间TeV(万亿电子伏)级高能中微子MeV(百万电子伏)级低能中微子
主要科学目标宇宙粒子加速器、活动星系核、银河系高能过程中微子质量顺序、振荡参数精测、超新星/地球/太阳/大气中微子
当前状态2011年建成,2026年完成升级探测器部署2025年8月投运,2026年6月首个成果登《自然》封面

两者相差约 六个数量级 的能量区间,回答的是完全不同的问题。一个看宇宙中最剧烈的爆炸现场,一个看粒子本身最内禀的属性——中微子天文学与中微子粒子物理,正在合流.

值得一提的是,诺贝尔奖官方科普材料在展望未来时,明确列举了北半球几座以水为介质、处于不同建设阶段的中微子望远镜,地点包括 贝加尔湖、地中海、南海,以及加拿大西海岸外——中国南海的望远镜,已经被写进了这条国际路线图。

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