他在南极造了座望远镜，拿了诺奖，自己却一次南极都没去过

　　今年的诺贝尔物理学奖，颁给了一个一辈子没做过实验的人。

　　10月6日，瑞典皇家科学院宣布，将2026年诺贝尔物理学奖单独授予美国威斯康星大学麦迪逊分校82岁的弗朗西斯·哈尔岑（Francis Halzen），表彰他对“冰立方”中微子天文台的决定性贡献，以及发现天体物理起源的高能中微子。

　　用大白话说，就是他在南极2000多米深的冰盖底下造了一座巨大的“望远镜”，专门捕捉从宇宙深处飞来的神秘粒子。

　　2026年诺贝尔物理学奖得主弗朗西斯·哈尔岑丨wipac.wisc.edu

　　可哈尔岑是个纯粹靠纸笔干活的理论物理学家，更绝的是，至少到2020年，这位南极超级望远镜的首席科学家还没去过南极。

　　甚至，他年轻的时候还想尽办法逃离工程。哈尔岑的父亲是个建筑商，手里有一家传了好几代的建筑公司，一直指望他学工程，将来接手家里的盖楼生意。哈尔岑听了父亲的话，去大学学了工程。

　　结果只坚持了半年。他实在受不了每天拿墨水画工程制图，索性转去读理论物理，还刻意挑那些不用动手做实验的专业课。

　　他大概没想到，自己这一转身，绕了几十年，最后还是回到了工程现场。

　　不想搞工程的人，最后搞了个大工程

　　几十年后，为了抓中微子，哈尔岑主持了一场耗资2.79亿美元的工程。整个工程要在冰盖上融掉6500万升冰，成了南极历史上最昂贵、最复杂的一次大施工。

　　他后来在访谈里自嘲，自己绕了一大圈，最后还是干回了老本行。要是图赚钱，当初还不如老老实实回老家帮父亲造桥。

　　而这项工程能立项，起点是一次侥幸。

　　中微子这种粒子极难捕捉，平时穿过地球就像穿过空气一样，几乎不跟任何物质发生反应。物理学家想看它，只能找一个巨大且透明的介质，等中微子偶尔撞上原子时擦出的微弱蓝光。

　　上世纪80年代末，哈尔岑琢磨着，南极有现成的几千米厚大冰盖，把光电探测器塞进冰里不就行了？

　　南极的冰盖丨wikimedia commons/Dave Pape

　　当时冰光学的权威教科书白纸黑字写着：蓝光在冰里穿行8米左右就会被吸收殆尽。

　　如果按照书里的结论，冰盖根本不透光，这个项目连1美元的经费都别想申请到。巧的是，哈尔岑当年压根没读过那本教科书。

　　多年以后，一本被图书馆放错书架的旧书寄到他办公室，他随手翻到这一页，当场吓出一身冷汗。要是当年提前看了这本书，这个项目在第一天就夭折了。

　　南极深处的冰层在实际测量中表现极佳，光的吸收长度超过100米，比清澈的海水还要透亮得多。

　　“无知又走运，再好不过了。”这句话后来成了哈尔岑最出名的口头禅。

　　“无知又走运”的哈尔岑丨UNIVERSITY OF WISCONSIN, MADISON

　　不过，真正的工程比理论家的大脑粗暴得多。

　　要在零下几十度的南极冰盖下埋探测器，唯一的办法是用热水硬生生烫出一条通道。

　　1993年平安夜，第一批探测器下井的时候，哈尔岑正在老家吃圣诞晚餐。

　　可当他们往冰里打激光测试时，所有人都傻眼了：光到得比预期慢得多，探测器周围白茫茫一片，整个仪器就像泡在了一大桶牛奶里。

　　美国团队完全找不着北。最后在1994年的一个国际研讨会上，是前苏联贝加尔湖项目的竞争对手拿出了冰芯数据，当面点破了玄机：你们埋得太浅了。

　　800到1000米深的浅冰里全是残留的微小气泡，把光线全给散射乱了。只有下潜到1300米甚至更深，上亿吨冰层的巨大重压才会把气泡硬生生压进冰的晶格里，冰才真正透明起来。

　　摸清规律后，工程重新推进。真正的冰立方从2004年开钻。工程师运来相当于一台全功率火车头功率的加热系统，把80多度的热水以每分钟700多升的流量往冰里灌。他们在冰上足足烫了86个深达2500米的大洞，每个洞融出来的直径只有60厘米。

　　直到2010年，整整86根电缆、5160个装在耐压玻璃球里的探测模块全部入冰，围成了整整1立方千米的超级冰阵列。

　　冰立方的一个数字光学模块（DOM），即将放入第85号冰孔，2009年12月13日摄于冰立方钻井营地。丨Amble/Wikimedia Commons（CC BY-SA 3.0）

　　2010年12月18日傍晚（南极点时间），冰立方的最后一个数字光学模块沉入冰孔。丨Robert Schwarz

　　望远镜建成后，每到极夜，只有越冬队员留在南极守着它，外面是零下70多度的狂风。

　　海量的数据被送回各个大学，年轻人开始在电脑里筛信号。

　　中微子事件的代码全是一长串冷冰冰的数字，大家经常抄错，一位研究生干脆拿美国儿童节目《芝麻街》里的布偶角色给它们起绰号。

　　最早找到的两个超高能中微子，被顺嘴叫成了伯特（Bert）和厄尼（Ernie）。

　　厄尼（左）和伯特（右）丨芝麻街

　　冰立方记录到的三个超高能中微子事件，被研究者以芝麻街角色伯特、厄尼和大鸟命名，每个圆点代表一个探测模块，颜色表示光到达的先后（红色最早），圆点越大收到的光子越多，图源：IceCube Collaboration/NSF/威斯康星大学

　　名字叫开了之后，这位研究生才猛然反应过来：节目里伯特长着瘦长的脑袋，厄尼是张宽脸，可他偏偏把横着摊开的那个信号叫成了伯特。

　　两颗粒子的名字彻底起反了。可名字已经叫开，再也改不回来了。

　　2013年，冰立方公布了28个来自宇宙深处的中微子候选事件——这就是这次诺奖说的“发现”。

　　后来的科学发现一个接着一个。冰立方找到了中微子来自几十亿光年外黑洞耀发的证据，拍下了银河系的中微子全景图，还验证了60年前理论家预言的微观共振。

　　直到今天，瑞典皇家科学院把物理学奖颁给了他。

　　今年6月19日，比利时物理学家弗朗索瓦·恩格勒（François Englert）去世，享年93岁。他去世时，是唯一一位拿过诺贝尔物理学奖的比利时人。不到4个月，哈尔岑成了第二位比利时出生的得主。

　　弗朗索瓦·恩格勒丨wikimedia commons/Bengt Nyman

　　两人的交集还要早得多。哈尔岑在比利时鲁汶大学读博时，恩格勒和搭档罗伯特·布劳特（Robert Brout）每周都来跟学生讨论，布劳特差不多算他半个导师。两人那篇后来成为希格斯机制奠基之作的论文，哈尔岑当年读过，以为讲的是固体物理，没当回事。

　　2013年，恩格勒凭这篇论文拿到了诺贝尔物理学奖。

　　这次颁给哈尔岑的奖，还是34年来第一次由一个人独享物理学奖。上一位独自拿奖的人，是1992年发明多丝正比室的法国物理学家乔治·夏帕克（Georges Charpak）。

　　在这座大仪器背后，参与的科学家有几百人，各国的研究机构有近60家。有人负责钻井，有人提出数字化芯片，日本的年轻学者最早从茫茫数据里翻出了伯特和厄尼。

　　但诺奖委员会最终只写了一个人的名字。

　　好在哈尔岑对此看得很开。他多次公开说过，这种大奖根本不是奖给某一个人的，而是奖给整个实验的，自己最大的贡献不过是当年请来了一位懂工程的项目主管。

　　2015年他拿到巴尔赞奖，奖金75万瑞士法郎。记者问他打算怎么花，回答很朴素：给自己买一辆新的公路赛车。

　　巴尔赞奖每年颁发一次，以奖励在人文、自然科学、文化领域以及促进人类交流与和平做出贡献的个人或组织。图为2015年哈尔岑获奖的相关报道页面。丨balzan.org

　　诺奖降临的这一年，冰立方的日子其实过得相当紧巴。

　　今年3月，望远镜进行加密升级时，有一根电缆在700米深处断裂，成了整个项目历史上第一次彻底丢掉一整根探测缆的事故。

　　同一时间，美国国家科学基金会的2026财年预算请求，打算把冰立方的日常运行经费砍掉将近一半。而中国在南海筹划的新一代深海中微子望远镜，体积规划已经是冰立方的数倍乃至几十倍。

　　发布会现场，诺奖委员会打电话给哈尔岑。恰好他人在意大利，和斯德哥尔摩没有时差。他的第一句话是“太意外了，我完全没想到”，接着又说自己手头正在写一份申请，希望这个奖能帮它批下来。现场笑成一片。

　　在冰立方工作是什么感觉？

　　说了这么多哈尔岑，我们来讲讲冰立方。

　　南极冬季夜空下的冰立方实验室，头顶是银河与极光，探测器就埋在它下方的冰层里。丨John Hardin/Wikimedia Commons（CC BY 4.0）

　　冰立方探测器的主体由约一立方公里的南极天然冰体构成——其水量足以填满一百万个游泳池。

　　人们利用热水融化冰层，在冰层上钻出数千米深的孔洞，然后在冰层中安装了探测中微子所需的光学模组。等到水再次冻结，探测设备就固定在了冰层当中。为确保冰层钻孔顺利，科学家们动用了大型洗车加热器来供应高温水流。

　　用热水在冰层中钻孔 | Rachel Procter-Murphy

　　钻设线缆孔的平均耗时约为48小时，钻设每个孔平均消耗18169升燃料，还要用掉超过750000升水。施工只有在夏季才能进行，因此冰立方花了7年时间才建成。

　　或许你还想替哈尔岑问一句，在冰立方工作是什么样的感觉？

　　冰立方项目的工作人员们需要前往阿蒙森-斯科特南极站工作与生活。这座科考站位于极其寒冷干燥的南极内陆高原，要乘坐军用运输机才能到达。这里的所有物资都必须通过航空运输，不过科考站的小型温室也可以培育一些新鲜蔬菜作为食物补充。

　　这里的户外环境十分艰苦，但生活并不算非常枯燥。在日常工作之外，人们可以在这里使用健身房、排球场和篮球场，还能组建俱乐部、成立乐队，或是练习苏格兰舞。在繁忙的夏季，工作人员时常感到可做的事情太多，而时间完全不够用。

　　两位工作人员在南极玩起了桌上足球。| James Braun, IceCube/NSF

　　最困扰人的细节是，在南极解冻食物需要的时间格外长。冰立方项目的官方网站特别提醒工作人员，冰淇淋必须提前几个小时从冷库取出解冻，否则吃的时候恐怕就得动用钢锯——当年一心想逃离工程学的哈尔岑，大概也没想到过这个工程问题。

　　参考文献

　　[1] The Royal Swedish Academy of Sciences. Press release: Nobel Prize in Physics 2026[EB/OL]. NobelPrize.org, 2026-10-06. https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2026/press-release/

　　[2] The Associated Press. Belgian-American Francis Halzen wins Nobel Prize in physics[EB/OL]. NBC Miami, 2026-10-06. https://www.nbcmiami.com/news/national-international/francis-halzen-nobel-prize-physics-high-energy-neutrinos-of-astrophysical-origin/3868931/

　　[3] HALZEN F, ZIERLER D. Francis Halzen: oral history interview[EB/OL]. College Park, MD: Niels Bohr Library & Archives, American Institute of Physics, 2020-07-20. https://www.aip.org/history-programs/niels-bohr-library/oral-histories/45441

　　[4] BOWEN M. Ice Fishing for Neutrinos[EB/OL]. Nautilus, 2017-10-26. https://nautil.us/ice-fishing-for-neutrinos-236860

　　[5] BENSON T. Innovations in Hot Water Drilling at the South Pole[C]//9th Annual Polar Technology Conference. Annapolis, Maryland, 2013-04-02/04. https://sundowner.colorado.edu/seefeldt/ptc-2005_2016/2013_pdf/PTC_2013_Benson.pdf

　　[6] TUTTLE K. Ultra-high-energy neutrinos[EB/OL]. Symmetry Magazine, 2013-11-08. https://www.symmetrymagazine.org/article/november-2013/ultra-high-energy-neutrinos

　　[7] VANDER BEKEN H. Belgische Nobelprijswinnaar voor Fysica François Englert (93) overleden[EB/OL]. VRT NWS, 2026-06-19. https://www.vrt.be/vrtnws/nl/2026/06/19/francois-englert-obit/

　　[8] Global Neutrino Network. GNN Monthly February/March 2026[EB/OL]. 2026-03-30. https://www.globalneutrinonetwork.org/news/2026/gnn-monthly-february-march-2026/

　　[9]https://icecube.wisc.edu/pole/daily-life/

　　[10]https://cmns.umd.edu/news-events/news/Procter-Murphy-neutrinos-IceCube-Antarctica-Physics

　　[11]https://icecube.wisc.edu/about-us/facts/

　　作者：steed，窗敲雨

　　编辑：李小葵