炸裂！诺奖颁给“幽灵粒子”，中微子探测为何成为物理学界顶流？

2026年的诺贝尔奖授予了弗朗西斯·哈尔岑，以表彰他“对冰立方中微子天文台和发现天体物理起源的高能中微子所做出的决定性贡献。

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内容

2026年诺贝尔物理学奖授予弗朗西斯·哈尔岑，以表彰他利用位于南极的冰立方中微子天文台探测到来自太空深处的“幽灵粒子”。

在宣布该奖项时，瑞典皇家科学院写道，授予这位来自威斯康星大学的研究人员的奖项是：“表彰其对冰立方中微子天文台的决定性贡献以及对天体物理起源的高能中微子的发现。”

而且这也不是第一次中微子领域得诺奖，

1998年，日本超级神岗实验以确凿证据发现中微子振荡现象。日本梶田隆章获2015年诺贝尔奖。

1998年以后，一系列令人信服的中微子振荡实验表明中微子具有微小的静止质量，而且轻子的味混合效应很大。这是唯一具有坚实实验证据、超越标准模型的新物理现象。携带微小质量的中微子既可以是狄拉克粒子，也可能是马约拉纳粒子，后者的反粒子即其自身。倘若中微子的确是马约拉纳粒子，则无中微子的双β衰变就能够发生，但实验上尚未观测到这类轻子数破坏的稀有过程。

2000年，美国费米实验室宣布τ中微子存在这一重大成果。

2001年，加拿大SNO实验证实失踪的太阳中微子转换成了其他中微子。最早提出建设思路的是华裔物理学家陈华生博士Herbert H. Chen（美国普林斯顿大学理论物理博士学位，加州大学欧文分校物理学家）。加拿大阿瑟·麦克唐纳获2015年诺贝尔奖。

那么中微子是什么？

中微子是一种电中性的基本粒子，通过弱相互作用和引力与其他物质发生相互作用，其中弱相互作用力程很短。

中微子质量极小，历史上很长一段时间内人们认为中微子质量为零。由于中微子的上述性质，中微子与其他物质的相互作用很小，通常可以几乎不受阻碍地通过正常物质，因此很难被检测到。中微子是费米子，自旋是1/2。到目前为止，还没有实验表明中微子具有非零磁矩。中微子通常用希腊字母ν表示。

在宇宙大爆炸的最初一瞬间，它与光子是原初宇宙的基本构成粒子，光子占宇宙能量密度的28%，中微子则占72%；到宇宙大爆炸38万年之时，中微子在宇宙能量密度中的比例仍达10%。

后来，它的份额已不到1%。但是，不要忽视这不足1%的份额，在宇宙空间中，由原子构成的物质世界也只占不到5%，其余95%以上都属于暗物质与暗能量，中微子就是暗物质的一种。

超新星爆炸，恒星演化晚期，恒星核心部分通过逐级热核反应，一直进行到合成铁，此时核燃料用尽，核反应变缓直至终止，强大的引力使原子核

的中子化过程加剧，而放射出大量中微子。

超新星炸的时候，你以为最亮的是光？

错。它 99% 的能量，不是光，是中微子。

一炸，大概 10 的 46 次方焦耳的能量，几乎全变成中微子，十来秒里喷完。光，只是那 1% 的零头。

在繁星点点的夜空下，可以看到美国国家科学基金会的冰立方实验室，背景中可以看到银河系和绚丽的极光。

哈尔岑通往诺贝尔奖之路始于他意识到南极的冰层是追踪粒子穿过地球、从强大的宇宙源返回地球的理想场所。这促成了“冰立方”（IceCube）的研制，这是一个体积为0.62立方英里（1公里）的冰块，内部装有光传感器，用于观测中微子与其他粒子罕见相互作用产生的微弱闪光。

探测宇宙幽灵

中微子是宇宙中除光子（光粒子）之外第二常见的粒子。

然而，尽管它们无处不在，中微子却被冠以“幽灵粒子”的神秘绰号。这是因为大约每秒钟都有100万亿个中微子穿过你的身体，而你却浑然不觉。

事实上，在你的一生中，如果你足够幸运，可能只有一颗穿过你的中微子会与你体内的原子发生相互作用。中微子能够如此“幽灵般”地穿过物质，是因为它们完全不带电荷，几乎没有质量，并且以接近光速的速度。

一幅中微子穿过冰块的卡通图。

在宇宙中自由穿梭。可想而知，这使得它们极难被探测到。

人们认为，高能中微子是由剧烈而强大的天体事件发射出来的，这些事件就像宇宙粒子加速器一样。

中微子是绝佳的宇宙信使，因为它们可以不改变方向、不损失能量地到达地球，这意味着它们携带着其他任何信使（甚至光）都无法携带的信息。

但要更好地了解这些事件，就需要实际探测到这些高能宇宙幽灵。

1988年，哈尔岑首次提出在南极冰层中搜寻中微子，因为中微子会偶尔与原子发生相互作用。南极是开展这项研究的理想地点，因为它不受干扰源的影响，也不受地震等地质活动的影响。

弗朗西斯·哈尔岑，南极冰立方中微子天文台的首席科学家

尽管冰立方天文台早在2005年就开始收集数据，但经过初步测试后，它于2011年才最终建成，成为哈尔岑理论的最终体现。2011年8月和2012年1月，一个科学家团队探测到了“伯特”和“厄尼”粒子，这是天体物理中微子的首次发现。2013年11月，又宣布发现了26种天体物理中微子。

如今，IceCube仍在继续收集中微子数据，加深我们对宇宙的了解，并为我们提供了观测前所未有的宇宙事件的诱人机会。

那么现在人类也开启了：“多信使”-时代开启，天文学家像突然长了两只眼：以前只看电磁波（光），现在光+引力波+中微子三路齐发。同一件事，从不同"感官"描述，拼出的画像比单看清楚太多。宇宙从"默片"变"有声电影"

补充一下：

1987 年 2 月 23 号，在大麦哲伦云——离咱们大概 16.8 万光年—一颗星，炸了。人类肉眼都能看见。这是几百年来，最近的一次肉眼超新星。

神来之笔在地下。

日本"神冈"、美国 IMB 这些探测器，在可见光到达地球之前，约 3 小时，就逮到了中微子—前后一共才 20 来个。

神冈二号（日本）：捕获 ‌11 个 中微子。
‌IMB（美国）：捕获 ‌8 个中微子。
‌巴克桑（苏联）‌：捕获 ‌6 个中微子。

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