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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。瑞典皇家科学院在2026年

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。

瑞典皇家科学院在2026年10月6日宣布,把这个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)。官方给出的获奖理由很宏大:表彰他对冰立方中微子天文台的决定性贡献,以及发现了天体物理起源的高能中微子。

换成大白话,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,抓住了一群从宇宙深处飞来的神秘粒子。

可他是个纯粹靠笔和纸吃饭的理论物理学家。更绝的是,至少到2020年为止,这位南极超级望远镜的首席科学家,自己连南极都没踏足过一次。

他曾经试过两次想去现场,结果两次都没能成行。

哈尔岑出生在比利时蒂嫩。他的父亲是个建筑商,手里有一家传了好几代的家族建筑公司。父亲一直指望他学工程,好顺理成章接手家里的盖楼生意,甚至觉得搞学术纯属浪费时间。

哈尔岑听了父亲的话,去大学学工程,结果只学了半年。

他实在受不了每天拿墨水画工程制图,索性转行去读了理论物理,还刻意挑那些不用动手做实验的专业课。

他以为自己这辈子彻底跟工地拜拜了。

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?

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。

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。

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)。

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。

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。

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。

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图一:2026年诺贝尔物理学奖得主弗朗西斯·哈尔岑,图源:Niklas Elmehed/Nobel Prize Outreach图二: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,图源:Amble/Wikimedia Commons(CC BY-SA 3.0)图三:2010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,图源:Robert Schwarz图四: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,图源:John Hardin/Wikimedia Commons(CC BY 4.0)图五: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

信源:综合自诺贝尔奖官网、美联社、美国物理联合会(AIP)口述史、冰立方中微子天文台、威斯康星大学麦迪逊分校、《鹦鹉螺》杂志、《CERN Courier》等