10月6日，瑞典皇家科学院把2026年诺贝尔物理学奖授予比利时粒子物理学家弗朗西斯·哈尔岑（Francis Halzen），表彰他对IceCube中微子天文台的决定性贡献，以及发现具有天体物理起源的高能中微子，今年这一奖项由他一人独得。 这项奖的主角是一台很难想象的"望远镜"：没有镜面，没有碟形天线，它的"镜片"是南极一立方千米的天然冰，86根缆绳把5160个玻璃球状的传感器悬挂在冰面以下1450米到2450米之间。 高能中微子偶尔撞上冰里的原子核，会闪出一小片微弱的蓝光，相邻传感器收到光的时刻只差纳秒量级，把这些时间戳拼起来，就能反推粒子从何方来、携带了多少能量。人类这只新的"宇宙之眼"，看的不是天，而是南极的冰什么时候亮。新华网机器之心知乎
一双能看见天体内部的眼睛
自伽利略以来，人类几乎一直用光观测宇宙，后来又添上引力波和宇宙线，可每个信使都有短板：宇宙线大多是带电粒子，会在星系磁场中被反复偏折，抵达地球时方向早已被打乱，人们无从判断它们来自哪里。 光也会被星际尘埃遮挡，让人只看得见天体的"表皮"，看不到其内部最剧烈的核心。中微子恰好同时补上这两块短板——它不带电，不会被磁场偏折；它几乎不被吸收，可以从被厚厚物质包裹的天体核心笔直地飞到地球，忠实地指向自己的诞生地。 代价是它几乎抓不住：理论估算早就给出过答案，要捕捉这类宇宙中微子，探测器的规模得达到立方公里量级，即便如此，一年也未必等得到像样的几件事。机器之心知乎
2013年起，IceCube开始拿出真东西：团队从两年数据里筛出28个极高能事例，其中两个沉积能量约1PeV，被研究者昵称为"Bert"和"Ernie"，单个事件落在冰里的能量比大型强子对撞机加速的质子还高出百倍，哈尔岑用它给这个领域盖章——“中微子天文学是存在的”。知乎
之后的台阶一步步往上：2017年9月22日，IceCube测到一个约290TeV的μ中微子，并在约43秒后向全球天文台发出自动警报。 多波段跟进观测确认，它的到达方向与正在耀发的耀变体TXS 0506+056一致——这是人类第一次把高能中微子、一个具体天体和它的电磁活动联系起来。知乎知乎
这台望远镜还能看到光学望远镜根本看不见的东西。2022年，IceCube报告了来自活动星系NGC 1068方向的高能中微子发射证据，分析中积累了约80个TeV级中微子事件，统计显著性达到4.2σ量级，而NGC 1068的中心恰恰是一个被厚重气体和尘埃遮挡的活动星系核——光逃不出来，中微子可以。 2021年，它还记录了一个标准模型里早已预言、人类加速器永远做不到的过程"格拉肖共振"：约6PeV的反中微子撞上冰里的一个电子，产生了一个W玻色子，替它完成这场实验的"加速器"远在几十亿光年外。知乎知乎
而在中微子天图上，我们自己的银河系只是配角：十年数据显示，来自银河系平面的宇宙中微子约占总量的10%，其余都来自银河系之外。 一句话：用光看见的是天体的表面，用中微子看见的是天体的内部。知乎
为什么非南极不可
先说南极点本身的"反差"。它坐落在海拔接近3000米的冰盖高原上，终年覆冰，却几乎不下雨不下雪，是一片货真价实的荒漠；新来的人先要适应高原反应，冬季大多数人撤回，只留越冬队守站。 直接建在地理南极点上的阿蒙森—斯科特站，又冷又干、海拔还高，本来就适合做大气和天文观测——所以美国在南极只常年运营三座考察站，其中一座偏偏放在这个最极端的位置。知乎知乎
再说冰。南极内陆一年只落几厘米雪，新雪压旧雪，空气被挤成气泡再被压破，到约1450米深处，能散射光的空隙基本消失，深冰变得又黑又透。IceCube团队花十年给自家"镜片"做体检后给出的结论是：这片低杂质深冰，是迄今为止已知最透明的固体。知乎
用热水钻孔，拿地球当滤镜
钻出深达2450米的冰孔，靠的居然是热水：钻机提供4.7兆瓦热功率，把水烧到88摄氏度、以7600千帕压力喷出，融冰速度约每分钟2米。 孔一打完，水立刻开始回冻，必须马上把传感器串上缆绳沉入水中，等冰重新把装置"封"进原处。知乎机器之心
这样的作业在2004到2011年间的7个南极夏季重复了86次，飞机累计运进210万公斤物资，其中50万公斤是钻机本身。知乎
最反直觉的是它的"观测姿势"：望远镜在南极，却主要盯着脚下。宇宙线轰击大气会产生海量μ子，它们才是最难缠的背景噪声，而μ子在岩石里只能穿行几公里，中微子却能穿过整个地球——所以IceCube只保留"从下往上"飞的事件，地球本身就成了一道天然滤镜。机器之心
这台望远镜甚至先建成、后验货。冰晶在常年流动中被拉长、取向趋同，整块冰因此有了双折射性质，光的轨迹会慢慢弯向冰流轴——发现这些时，探测器早已在取数。知乎
团队只好给传感器加装LED标定灯，把相机和毫米级分辨率的钻孔激光记录仪放进冰里，一层层重新"读"冰，结果顺带重建出末次冰期的整套气候记录，还读出了74000年前多峇超级火山喷发留在冰里的证据。知乎
南极冰盖下的"科学宝库"，不止一台望远镜
此刻正有海量中微子穿过你的身体而你不做任何反应：每秒大约有650亿个太阳中微子穿过一平方厘米的面积。 央视网旗下科普页面做今年诺奖解读时，用的标题就是"每秒万亿个穿过你的身体"。知乎央视网
南极的冰还替人类存着"老古董"：2025年，美国科学家在南极东部艾伦丘陵的野外营地发现了距今600万年的冰层以及里面封存的空气，这是到现在为止已知最古老的冰和空气——研究更久远的地球气候，钥匙就冻在这些泡里。 干冷气候让落在这里的陨石不易风化、得以长期完整保存，南极因此成为地球上最重要的陨石产地之一：NASA专门建有南极陨石数据库，其中的南极陨石EETA79001，是世界上首个被发现捕获了火星大气的陨石。知乎知乎
对中国读者，南极离得并不远：继1985年的长城站之后，中国已建成5座南极考察站，第5座秦岭站于2024年开站，把布局拓展到罗斯海方向。知乎
在东南极麒麟冰下湖，中国完成了钻深3413米的首次热水钻探，刷新国际极地热水钻探最深纪录。 这套"用热水往冰里打洞"的本事，正是当年IceCube钻出2450米深孔的同源技术。知乎
这台望远镜还在生长，下一代已瞄准南海
IceCube并未停下：建成15年来的第一次大规模扩建"IceCube Upgrade"已部署完毕，在原有阵列内部加装了7根高密度缆绳和750个新型光电探测与校准装置。 更大的IceCube-Gen2已在日程上。而中国牵头推进的下一代方案，准备把"立方公里级探测器"从南极的冰挪进南海的水：由上海交通大学李政道研究所牵头的深海中微子望远镜海铃计划（TRIDENT）已完成南海深海选址，并提出近赤道多立方公里望远镜的总体构想；首席科学家徐东莲此前曾在IceCube实验连续工作十年。 地中海有KM3NeT，贝加尔湖有Baikal-GVD，广东江门有JUNO——不同的介质，仰望的是同一片极端宇宙。知乎哔哩哔哩
哈尔岑从上世纪80年代中后期加入IceCube的前身AMANDA项目算起，这条路走了近四十年：先建成机器，再花十年确认自己的"镜片"是否合格。就像科普作者完颜仲德在那篇长文里的总结——“可以说，人类对南极的这片冰的了解有多深，人类就能看多远”。知乎
