建南極「冰立方」探索粒子奧秘 發現高能中微子開闢新天文學 捕捉「幽靈粒子」揭宇宙面紗 比利時裔物理學家摘諾獎

香港文匯報訊 瑞典皇家科學院10月6日宣布，2026年諾貝爾物理學獎授予在比利時出生、擁有美國和比利時雙重國籍的天體物理學家哈爾岑，表彰他對「冰立方」（IceCube）中微子天文台的決定性貢獻，及發現具有天體物理起源的高能中微子。哈爾岑首次提出利用南極冰層，追蹤一種名為中微子（neutrino）的粒子，其超前構想和學術領導力，促成冰立方的誕生。在冰天雪地中，研究人員捕捉到來自遙遠宇宙的高能中微子，這些發現為全新的天文學奠定基礎，有望漸漸揭開宇宙的神秘面紗，發現更多人類未知的宇宙現象。

中微子無處不在卻難探測

中微子無處不在卻難以被探測，被形容為「幽靈粒子」，它們可徑直穿過地球、穿過人體，而人們毫無察覺。中微子可能是人類現時唯一已探測到的暗物質（dark matter），對暗物質的研究是現代宇宙學和粒子物理的重要課題。只有在極其罕見的情況下，單個中微子才會與原子核發生相互作用，借助合適的設備，人類才可能探測到它們。

科學家們已知宇宙中存在天然高能粒子源，它們有時能發射粒子，攜帶驚人的能量到達地球，最高可達地球實驗室所能實現的一百萬倍。這些粒子源的特性、位置、內部核心物理過程都是謎團，中微子則被視為打開這扇神秘之門的鎖匙：它與其他粒子誕生於同一類宇宙環境，但其抵達地球時不會改變運動方向，也不會損失能量，意味着它能提供其他觀測手段無法獲取的關鍵信息。

想要捕獲來無影去無蹤的中微子，水是一種理想材料。當中微子撞擊原子核時，會產生一個帶電粒子，並發出閃光，透明的水正適合捕捉光信號。若能儲備足夠多的水，增加中微子的碰撞幾率，再配合適當設備，科學家便能確認光的傳播方向，鎖定帶有驚人能量的中微子來源。1988年，哈爾岑將目光鎖定在南極，當地的冰層幾乎不受生物、放射性物質和各類信號干擾，地質環境也相當穩定，沒有地震。這一富有創意的想法，很快獲得眾多科研人員支持。

冰層可放長中微子光信號

1993年，南極首個中微子天文台「AMANDA」誕生，科學家們發現在1,400米以下深度的南極冰層極為純淨透明，中微子撞擊原子核發出的光信號可傳播多達300米。2010年底，科學家們又建成升級版中微子天文台「冰立方」，覆蓋多達1立方公里冰層。項目由美國威斯康星大學麥迪遜分校主導，在哈爾岑領導下，全球10多個國家的逾300名科學家參與其中。

2013年，研究團隊宣布冰立方已觀測到28個可能來自太陽系以外的中微子，是其首次發現高能宇宙中微子。2018年7月，研究團隊發布更詳盡數據，首次成功確認這些高能宇宙中微子源自太陽系以外的遙遠空間，人類由此正式開啟對宇宙中微子源的探索。多年來，冰立方持續採集中微子的作用信號，幫助科研人員進一步了解能產生高能中微子的劇烈宇宙環境。

諾貝爾物理學委員會主席皮爾斯表示：「哈爾岑帶領由科研人員與工程師組成的國際團隊，為人類打造了這台性能卓越的探測設備。他的堅韌與科學遠見，開闢了一種全新的天文學。」哈爾岑將獨享1,200萬瑞典克朗（約938萬港元）獎金。