82岁诺奖物理学得主哈尔岑，他把南极的冰变成了望远镜

他用近四十年，打开了观察宇宙的新窗口。 每个人都见过冰。弗朗西斯·哈尔岑却想用它看见宇宙。 在南极点附近，冰面下1450米至2450米之间，5160个光学传感器沿着86条电缆排列，守候着极其微弱的闪光。包围它们的约一立方公里冰体，构成了冰立方中微子天文台。它没有朝向天空的镜头，却能接收宇宙深处传来的消息。 2026年10月6日，82岁的哈尔岑获得诺贝尔物理学奖，获奖理由是他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。 他最初研究的是理论物理。后来，工作中出现了越来越多原本不属于理论家的问题：去哪里找足够透明的冰，怎样把传感器送进两公里深处，如何取得建设经费。诺奖所表彰的发现，需要这些事情先有答案。 从20世纪80年代中期开始研究中微子望远镜，到今天获奖，这件事占据了他近四十年的生活。2018年接受Space.com采访时，哈尔岑回顾自己从理论转向实验的经历，说这让他终于找到了想用一生去做的事。 一次六个月的访问，延续了半个世纪 哈尔岑1944年出生于比利时，1966年取得硕士学位，1969年取得博士学位。早年的研究围绕粒子物理展开。 1971年，他在欧洲核子研究中心工作时，接到同事邀请，前往威斯康星大学麦迪逊分校访问六个月。那次短期访问最终变成了长期生活，他此后一直留在这所大学。 他熟悉的是方程、粒子和理论预测。到了20世纪80年代中期，他与博士后恩里克·萨斯开始讨论另一种可能：能否造一台用中微子观察天空的望远镜？ 这个想法有几条不同的来路。2014年接受Jot Down采访时，哈尔岑回忆，自己常去夏威夷，与当地理论物理学家合作，午餐时会遇到研究深海中微子探测器DUMAND的人。与此同时，他正与萨斯研究中微子在冰中产生的无线电信号。海水探测器的设计思路与冰中的粒子研究，在这些交往和工作中碰到了一起。 他需要把这些思路变成一项实验。理论能够说明中微子为什么值得寻找，仪器能否看见它，则取决于透明介质、光学传感器和信号分析。在冰里，气泡与尘埃造成的散射都可能影响判断。 哈尔岑选择的中微子，恰好是一种很难留下痕迹的粒子。它不带电，与物质的相互作用极弱。大量中微子可以穿过地球，沿途几乎不受打扰。对于想捕捉它的人，这种特性意味着困难；对于想追查它来自哪里的人，这又是一项优势。 宇宙中存在能把粒子加速到极高能量的天体环境。科学家能在地球上接收到高能宇宙线，却很难仅凭它们找到出发地点：带电粒子会受磁场影响，抵达地球时，方向已经改变。中微子没有电荷，可以保留更直接的来向信息，为追查这些宇宙“加速器”提供线索。 哈尔岑要做的，是给这种信使准备一台足够大的接收器。 先证明，冰可以用 用天然介质探测中微子的想法早已有之。1960年，苏联物理学家莫伊谢伊·马尔科夫提出，可以把探测器安装到深湖或海洋里，通过粒子产生的光追踪其方向。 天然水体提供了人工容器难以承担的体积。哈尔岑和同事则把目光转向南极冰层。他们希望借助天然冰体，将探测范围扩大到公里尺度。但在一块冰真正成为探测器之前，透明度必须经过测量。 选择南极还有现实原因。哈尔岑在2018年的专访中说，那里已有美国国家科学基金会的研究站，能够提供设施与后勤；若要另建一座站，团队承担不起费用。 冰立方的前身AMANDA承担了这项验证。1993至1994年的南极夏季，研究团队在冰下800至1000米部署了四条传感器链。热水钻孔、下放设备，看起来已经搭起了一台望远镜的雏形，冰层却给他们出了难题：这个深度的冰含有太多气泡，影响了信号的准确观测。 当时，团队并未掌握足够的深层冰光学数据。哈尔岑后来承认，起步时并不知道冰是否足够透明，部分已有测量甚至让前景显得不乐观。 团队继续往深处寻找。在此后的建设中，他们把传感器部署到1500米及更深的位置，确认那里存在适合探测的透明冰。这一结果进入了后来冰立方的设计。 实验改变了他们对材料的认识：限制早期观测的浅层冰，并不代表更深处的条件。AMANDA取得的测量结果，为扩大探测范围提供了依据。 1999年11月，新成立的冰立方合作组向美国国家科学基金会及比利时、德国、瑞典的合作伙伴提交了一份67页的建设提案。威斯康星大学麦迪逊分校担任牵头机构，哈尔岑担任项目首席研究员，鲍勃·保洛斯担任项目经理。 提案递交后，资金审批仍有几道关。美国国家研究委员会2004年发布的项目史记载，2000年，美国国家科学委员会同意将冰立方建设经费纳入预算申请；启动资金在2002年释放后，项目开始招聘工程师和管理人员。 与此同时，白宫科技政策办公室对不同中微子项目的科学目标是否重复提出疑问，要求开展评估。后续报告认为，冰立方与地下科学实验室不存在实质性重复：前者主要面向高能中微子，后者为较低能中微子研究提供低背景环境。项目要获得支持，还需要说明它与已有设施各自能回答什么问题。