威斯康星大学麦迪逊分校物理学家弗朗西斯·哈尔岑荣获2026年诺贝尔物理学奖，以表彰他“对 IceCube 中微子观测站以及发现具有天体物理起源的高能中微子所作出的关键贡献”。哈尔岑是领导南极观测站开发和建设的主要人物之一，使人们得以捕捉从宇宙遥远区域抵达地球的稀有粒子。
哈尔岑在斯德哥尔摩举行的新闻发布会上表示，他对获奖感到意外，并强调这一成就是广泛合作的成果，而非个人之功。IceCube 项目汇集了数百名科学家、工程师和合作者；粒子物理学家丹妮尔·诺尔西尼则称哈尔岑是这项实验背后的驱动力和科学愿景，他开创了一个全新的领域——中微子天文学。
为什么中微子难以探测？
中微子几乎不与物质发生相互作用，不带电荷，质量也极小。因此，大量中微子会持续穿过我们的身体，却不留下明显痕迹。这一特性使探测它们十分困难，但也赋予它们巨大的天文学价值；它们能够穿越漫长的宇宙距离而不发生太大变化，并携带有关其来源的信息。
与光不同，中微子可以从极其致密或剧烈的环境中逸出，因此能够作为电磁观测和引力波观测的补充，构成所谓的多信使天文学。这一成果是在数十年中微子研究之后取得的，这些研究包括发现中微子的三种类型，并证明中微子能够从一种类型转变为另一种类型。
IceCube 如何工作？
哈尔岑于1988年提议在南极建设一座利用天然冰作为探测介质的观测站。在 AMANDA 观测站完成试验后，研究人员使用热水钻机钻出深达数公里的孔洞，并将装有光学传感器的电缆置入其中。
IceCube 覆盖了约一立方公里的冰，包含分布在86根电缆上的5,160个光学传感器。当中微子撞击冰中原子核时，会产生带电粒子，并释放紫外光子和蓝光光子；传感器捕捉这些光子，以确定事件的轨迹和能量。观测站还利用地球本身作为屏障，因为部分中微子会穿过地球后再抵达探测器，这有助于将它们与背景源区分开来。
观测站揭示了什么？
IceCube 于2011年开始运行，并在两年内发现了来自大气层之外的中微子的证据。2014年，它探测到三个能量前所未有的中微子，分别被命名为 Bert、Ernie 和 Big Bird。2017年，研究人员成功将一个高能中微子与遥远的 TXS 0506+056 星系联系起来；而一项发表于2022年的研究指出，Messier 77 星系可能是这些中微子的强大来源，其依据是一次引人注目的增幅，其中包括79个中微子。
观测站于2月完成了一次重大升级，在阵列中下部的中央部分新增了五串传感器，同时增加了600个传感器和一台额外的校准设备。美国国家科学基金会还承诺在随后五年提供5,300万美元，以维持其运行。
实际改变了什么？
截至目前，这一奖项并不意味着发现了标准模型之外的新物理学；哈尔岑表示，当前结果仍与已知的中微子物理学相符。但 IceCube 证明，极地冰层可以转化为一台规模达公里级的望远镜，并提供了观测“宇宙加速器”和宇宙射线源的实用途径。有关这些粒子来源及其加速机制的问题仍未解决；观测站的持续升级或许能够推动相关研究，但目前来源尚未得到最终证实。