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冰下新科，等來信極深解讀一封宇宙諾獎在南成果

發(fā)布時間：2026-10-21 14:41:03 來源：電子菸購買 fauuaf 作者：焦點

　　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身體，甚至穿過整個地球，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，宙信來自遙遠宇宙的成果高能中微子偶爾也會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器記錄下，我們就可能讀到“宇宙來信”。南極諾獎

　　為接收這樣的深冰“來信”，2026年諾貝爾物理學(xué)獎得主弗朗西斯·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。封宇

　　“悄無聲息”的宙信獨特“信使”

　　每秒，約有650億個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。南極諾獎

　　還有一些中微子或從遙遠的宇宙?zhèn)鱽怼Ｆ渲杏行┲形⒆拥哪芰窟h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，會被磁場改變方向，抵達地球時，來路已經(jīng)難以辨認。中微子則提供了另一條線索，這種不帶電的“信使”不會被磁場帶偏，又極少受到物質(zhì)阻攔，有機會從光難以穿透的地方帶出消息。

　　諾貝爾物理學(xué)委員會主席馬克·皮爾斯解釋說，這意味著，觀測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，對如此“悄無聲息”的訪客，我們怎樣才能捕捉到其到訪的證據(jù)？

　　1988年在波蘭舉行的一次會議上，哈爾岑和同行首次提出在南極利用冰層建設(shè)中微子天文臺的構(gòu)想，希望以足夠大的探測體積，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。

　　不過，“這是一場不能保證成功的冒險。”哈爾岑6日在獲獎後回憶說。

　　深埋冰層的特殊“郵箱”

　　“我們的最大風(fēng)險是，沒有人知道，1立方千米的探測器究竟是否足夠大，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?！惫栣f。

　　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動時，會發(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，會把光變成電信號。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)光到達不同傳感器的時間差，推算中微子的來向。

　　怎樣把這些傳感器送進深冰？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纜緩緩放進去。

　　前期實驗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，到2011年達到完整規(guī)模：5160個光傳感器分布在86條長纜上，主要陣列位於冰麵下1450米至2450米，覆蓋約1立方千米冰體。

　　尚待解讀的遠方“來信”

　　儀器建成後，還要辨認信號：宇宙射線也會在大氣層中產(chǎn)生中微子，要尋找來自遙遠宇宙的中微子，需要科學(xué)家對探測到的事件進行篩選，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，研究團隊報告了兩個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)。後來研究團隊識別出更多高能事件，並確認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，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，中微子探測的邊界已被拓寬。人類此前已經(jīng)探測到來自太陽和超新星的中微子，冰立方則把探測推廣到更高能量範(fàn)圍，正如諾貝爾物理學(xué)委員會委員埃娃·奧爾鬆在發(fā)布會上所說，它使中微子天文學(xué)“躍升到了一個新的高度”。

　　諾貝爾物理學(xué)委員會委員、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說，冰立方探測到的高能中微子帶來了遙遠宇宙事件的信息，幫助人類更深入地認識所處的世界。這不隻是深奧的科學(xué)，很多時候，這類科學(xué)成就最終會產(chǎn)生實際應(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，我還無法回答這個問題?！?/p>

　　從最初的設(shè)想到冰中的微光，數(shù)十年的堅持並沒有為所有疑問畫上句號，南極深冰中的傳感器仍在記錄，那些遙遠的“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。對宇宙的這種“來信”，我們正在閱讀。

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