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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

2026-10-06

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 Collabo

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