诺贝尔物理学奖颁给哈尔岑,他将南极冰层用于宇宙观察
为了研究遥远宇宙,科学家通常会选择高山或太空作为观察地点。然而,物理学家弗朗西斯·哈尔岑选择了南极,将数千个光传感器埋入冰层中,利用一立方公里的冰块成为观察宇宙的工具。瑞典皇家科学院最近宣布,将2026年诺贝尔物理学奖授予哈尔岑,以表彰他在冰立方中微子天文台(IceCube)项目中的重大贡献以及对宇宙高能中微子的发现。他将独享1200万瑞典克朗的奖金。
哈尔岑于1944年出生于比利时,目前任教于美国威斯康星大学麦迪逊分校。从1988年开始,他便提出利用南极冰层进行观测的构想,并带领国际团队成功建成了IceCube,开创了一种新方法来观测宇宙中的极端环境。
他希望解答的问题源于不断抵达地球的宇宙射线。这些宇宙射线主要是高能质子,它们的能量远超地球上的粒子加速器。长期以来,了解这些粒子的来源和加速过程一直是天体物理学中的难题。质子在宇宙中受磁场影响,运动方向不易追踪,而中微子则提供了一种新的研究线索。 龙8国际登录
哈尔岑意识到,南极厚重的冰层可以作为探测中微子的环境。1988年,他与同僚公开提出这一构想,随后多个机构的研究人员和工程师合作,将理论转化为实际装置。在冰层中融出深孔并放入连接光传感器的电缆,是研究团队的主要任务。研究初期,他们发现浅层冰中的气泡干扰光信号,直到他们选择了1400米以下的冰层,发现光在该深度可以传播得更远。
到2010年底,IceCube建设完成,5160个光传感器分布在86条电缆上,埋藏在1450到2450米深的冰层中,创造了一个可持续监测的中微子观察平台。然而,掌握来自宇宙的信号并非易事。仪器每天会记录超过一亿个粒子,包括中微子和大气中产生的背景信号。研究人员需要仔细筛选数据,以确认真正的高能中微子信号。
2013年,IceCube团队报告了首次中微子的存在证据,随后进一步确认并积累数据,使人类得以深入研究宇宙中的高能过程。中微子已帮助科学家探察太阳和超新星,并曾获得诺贝尔物理学奖。哈尔岑的贡献则推动观测到更高能量的宇宙中微子,而这仅是探索宇宙粒子加速器的开端。接下来,科学家们将继续努力将这些粒子与特定天体关联起来。 龙8国际登录