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冰下，等新科來信在南諾獎(jiǎng)一封宇宙成果極深解讀
發(fā)布時(shí)間：2026-10-15 14:35:35 來源：kiss電子煙購買 6677599 作者：休閑
新華社斯德哥爾摩10月6日電（記者郭爽 朱昊晨 張馨文）穿過我們的南極諾獎(jiǎng)身體，甚至穿過整個(gè)地球，深冰“宇宙中最害羞的下等新科粒子”——中微子通常不留痕跡。不過，封宇在南極深冰下，宙信來自遙遠(yuǎn)宇宙的成果高能中微子偶爾也會(huì)因與原子核的碰撞而激起微光。這些微光由埋在冰中的解讀探測(cè)器記錄下，我們就可能讀到“宇宙來信”。南極諾獎(jiǎng)
為接收這樣的深冰“來信”，2026年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主弗朗西斯·哈爾岑和同行，下等新科把1立方千米南極深冰變成了一座特殊“郵箱”——冰立方中微子天文臺(tái)。封宇
“悄無聲息”的宙信獨(dú)特“信使”
每秒，約有650億個(gè)來自太陽的成果中微子穿過你的小指甲，它們既讓你毫無察覺，解讀也讓科學(xué)家難以探測(cè)。南極諾獎(jiǎng)
還有一些中微子或從遙遠(yuǎn)的宇宙?zhèn)鱽怼Ｆ渲杏行┲形⒆拥哪芰窟h(yuǎn)高於太陽中微子，數(shù)量卻稀少得多，可能帶來它們誕生之地的消息。
尋找它們，是為了追問一個(gè)謎題：宇宙中的一些粒子，究竟在哪裏、通過什麼過程，獲得了遠(yuǎn)超地麵加速器所能賦予的能量？這些天然的粒子加速器，又是怎樣工作的？
直接追蹤這些粒子並不容易，宇宙射線中的許多粒子由於帶電，會(huì)被磁場(chǎng)改變方向，抵達(dá)地球時(shí)，來路已經(jīng)難以辨認(rèn)。中微子則提供了另一條線索，這種不帶電的“信使”不會(huì)被磁場(chǎng)帶偏，又極少受到物質(zhì)阻攔，有機(jī)會(huì)從光難以穿透的地方帶出消息。
諾貝爾物理學(xué)委員會(huì)主席馬克·皮爾斯解釋說，這意味著，觀測(cè)宇宙不一定隻能依靠光，也可以借助中微子帶來的信息。
可是，對(duì)如此“悄無聲息”的訪客，我們?cè)鯓硬拍懿蹲降狡涞皆L的證據(jù)？
1988年在波蘭舉行的一次會(huì)議上，哈爾岑和同行首次提出在南極利用冰層建設(shè)中微子天文臺(tái)的構(gòu)想，希望以足夠大的探測(cè)體積，捕捉極少數(shù)中微子與原子核發(fā)生相互作用後產(chǎn)生的信號(hào)。
不過，“這是一場(chǎng)不能保證成功的冒險(xiǎn)。”哈爾岑6日在獲獎(jiǎng)後回憶說。
深埋冰層的特殊“郵箱”
“我們的最大風(fēng)險(xiǎn)是，沒有人知道，1立方千米的探測(cè)器究竟是否足夠大，大到能夠發(fā)現(xiàn)來自地球大氣層之外、來自宇宙的中微子。”哈爾岑說。
中微子本身並不發(fā)光。但當(dāng)它偶爾撞上冰中的原子核，就可能產(chǎn)生一些帶電粒子。這些粒子在冰中高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，會(huì)發(fā)出微弱的光。
要捕捉這種微光，就需要在冰層中布設(shè)光傳感器。哈爾岑把這些傳感器比作“反向燈泡”：與燈泡相反，它們接收光後，會(huì)把光變成電信號(hào)。根據(jù)接收到的光量，研究人員可以估算粒子在冰中留下了多少能量；再根據(jù)光到達(dá)不同傳感器的時(shí)間差，推算中微子的來向。
怎樣把這些傳感器送進(jìn)深冰？研究人員向冰川學(xué)家學(xué)習(xí)，用高壓熱水在冰層中融出深孔，再把串有光傳感器的長(zhǎng)纜緩緩放進(jìn)去。
前期實(shí)驗(yàn)逐漸證明了這條路走得通，在此基礎(chǔ)上建設(shè)的冰立方中微子天文臺(tái)，到2011年達(dá)到完整規(guī)模：5160個(gè)光傳感器分布在86條長(zhǎng)纜上，主要陣列位於冰麵下1450米至2450米，覆蓋約1立方千米冰體。
尚待解讀的遠(yuǎn)方“來信”
儀器建成後，還要辨認(rèn)信號(hào)：宇宙射線也會(huì)在大氣層中產(chǎn)生中微子，要尋找來自遙遠(yuǎn)宇宙的中微子，需要科學(xué)家對(duì)探測(cè)到的事件進(jìn)行篩選，分析粒子的能量、方向等特征，判斷數(shù)據(jù)是否超出了大氣背景所能解釋的範(fàn)圍。
2013年，研究團(tuán)隊(duì)報(bào)告了兩個(gè)能量極高的中微子事件，獲得了具有天體物理起源的高能中微子的首批證據(jù)。後來研究團(tuán)隊(duì)識(shí)別出更多高能事件，並確認(rèn)了來自地球大氣層之外的高能中微子。
不過，“寄信人”的信息還很模糊。星係NGC 1068是受到關(guān)注的候選來源之一，但有關(guān)證據(jù)尚不足以作出判定；冰立方也發(fā)現(xiàn)了銀河係的高能中微子信號(hào)，但尚未能鎖定具體的源頭。
盡管這些宇宙“來信”的具體出處仍待追索，中微子探測(cè)的邊界已被拓寬。人類此前已經(jīng)探測(cè)到來自太陽和超新星的中微子，冰立方則把探測(cè)推廣到更高能量範(fàn)圍，正如諾貝爾物理學(xué)委員會(huì)委員埃娃·奧爾鬆在發(fā)布會(huì)上所說，它使中微子天文學(xué)“躍升到了一個(gè)新的高度”。
諾貝爾物理學(xué)委員會(huì)委員、瑞典烏普薩拉大學(xué)教授奧勒·埃裏克鬆在接受新華社記者采訪時(shí)說，冰立方探測(cè)到的高能中微子帶來了遙遠(yuǎn)宇宙事件的信息，幫助人類更深入地認(rèn)識(shí)所處的世界。這不隻是深?yuàn)W的科學(xué)，很多時(shí)候，這類科學(xué)成就最終會(huì)產(chǎn)生實(shí)際應(yīng)用。
透過中微子天文學(xué)這扇新窗口，我們能了解宇宙的哪些事情？哈爾岑的回答出人意料：“真正令人興奮的是，我還無法回答這個(gè)問題。”
從最初的設(shè)想到冰中的微光，數(shù)十年的堅(jiān)持並沒有為所有疑問畫上句號(hào)，南極深冰中的傳感器仍在記錄，那些遙遠(yuǎn)的“寄信人”尚未顯露身份。但一些過去無從追問的問題，如今已經(jīng)有了尋找答案的可能。對(duì)宇宙的這種“來信”，我們正在閱讀。
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