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ued体育网页版登录:他在南极造了座望远镜拿了诺奖自己却一次南极都没去过

更新时间:2026-10-21 19:34:42 作者:ued体育网页版登录 阅读 785

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  10月6日,瑞典皇家科学院宣告,将2026年诺贝尔物理学奖单独颁布美国威斯康星大学麦迪逊分校82岁的弗朗西斯哈尔岑(Francis Halzen),赞誉他对“冰立方”中微子天文台的决定性奉献,以及发现天体物理来源的高能中微子。

  用大白线多米深的冰盖底下造了一座巨大的“望远镜”,专门捕捉从世界深处飞来的奥秘粒子。

  可哈尔岑是个朴实靠纸笔干活的理论物理学家,更绝的是,至少到2020年,这位南极超级望远镜的首席科学家还没去过南极。

  甚至,他年青的时分还想尽方法逃离工程。哈尔岑的父亲是个修建商,手里有一祖传了好几代的修建公司,一向盼望他学工程,将来接手家里的盖楼生意。哈尔岑听了父亲的话,去大学学了工程。

  成果只坚持了半年。他真实受不了每天拿墨水画工程制图,爽性转去读理论物理,还故意挑那些不必动手做试验的专业课。

  几十年后,为了抓中微子,哈尔岑掌管了一场耗资2.79亿美元的工程。整个工程要在冰盖上融掉6500万升冰,成了南极历史上最贵重、最杂乱的一次大施工。

  他后来在访谈里自嘲,自己绕了一大圈,最终仍是干回了老本行。要是图挣钱,最初还不如老老实实回老家帮父亲造桥。

  中微子这种粒子极难捕捉,平常穿过地球就像穿过空气相同,简直不跟任何物质产生反响。物理学家想看它,只能找一个巨大且通明的介质,等中微子偶然撞上原子时擦出的弱小蓝光。

  上世纪80年代末,哈尔岑揣摩着,南极有现成的几千米厚大冰盖,把光电勘探器塞进冰里不就行了?

  其时冰光学的威望教科书白纸黑字写着:蓝光在冰里穿行8米左右就会被吸收殆尽。

  假如依照书里的定论,冰盖底子不透光,这一个项目连1美元的经费都别想请求到。巧的是,哈尔岑当年压根没读过那本教科书。

  多年今后,一本被图书馆放错书架的旧书寄到他办公室,他顺手翻到这一页,当场吓出一身盗汗。要是当年提早看了这本书,这一个项目在榜首天就夭亡了。

  南极深处的冰层在实践丈量中体现极佳,光的吸收长度超越100米,比明澈的海水还要透亮得多。

  要在零下几十度的南极冰盖下埋勘探器,仅有的方法是用热水硬生生烫出一条通道。

  可当他们往冰里打激光测验时,一切人都傻眼了:光到得比预期慢得多,勘探器周围白苍茫一片,整个仪器就像泡在了一大桶牛奶里。

  美国团队彻底找不着北。最终在1994年的一个世界研讨会上,是前苏联贝加尔湖项目的竞争对手拿出了冰芯数据,当面点破了玄机:你们埋得太浅了。

  800到1000米深的浅冰里满是残留的细小气泡,把光线全给散射乱了。只要下潜到1300米甚至更深,上亿吨冰层的巨大重压才会把气泡硬生生压进冰的晶格里,冰才真实通明起来。

  摸清规则后,工程从头推动。线年开钻。工程师运来相当于一台全功率火车头功率的加热体系,把80多度的热水以每分钟700多升的流量往冰里灌。他们在冰上足足烫了86个深达2500米的大洞,每个洞融出来的直径只要60厘米。

  直到2010年,整整86根电缆、5160个装在耐压玻璃球里的勘探模块悉数入冰,围成了整整1立方千米的超级冰阵列。

  2010年12月18日黄昏(南极点时刻),冰立方的最终一个数字光学模块沉入冰孔。丨Robert Schwarz

  望远镜建成后,每到极夜,只要越冬队员留在南极守着它,外面是零下70多度的暴风。

  中微子工作的代码满是一长串冷冰冰的数字,我们常常抄错,一位研究生爽性拿美国儿童节目《芝麻街》里的布偶人物给它们起绰号。

  最早找到的两个超高能中微子,被顺嘴叫成了伯特(Bert)和厄尼(Ernie)。

  冰立方记录到的三个超高能中微子工作,被研究者以芝麻街人物伯特、厄尼和大鸟命名,每个圆点代表一个勘探模块,色彩表明光抵达的先后(赤色最早),圆点越大收到的光子越多,图源:IceCube Collaboration/NSF/威斯康星大学

  名字叫开了之后,这位研究生才突然反响过来:节目里伯特长着瘦长的脑袋,厄尼是张宽脸,可他偏偏把横着摊开的那个信叫喊成了伯特。

  2013年,冰立方发布了28个来自世界深处的中微子候选工作——这便是这次诺奖说的“发现”。

  后来的科学发现一个接着一个。冰立方找到了中微子来自几十亿光年外黑洞耀发的依据,拍下了银河系的中微子全景图,还验证了60年前理论家预言的微观共振。

  本年6月19日,比利时物理学家弗朗索瓦恩格勒(Franois Englert)逝世,享年93岁。他逝世时,是仅有一位拿过诺贝尔物理学奖的比利时人。不到4个月,哈尔岑成了第二位比利时出世的得主。

  两人的交集还要早得多。哈尔岑在比利时鲁汶大学读博时,恩格勒和伙伴罗伯特布劳特(Robert Brout)每周都来跟学生评论,布劳特差不多算他半个导师。两人那篇后来成为希格斯机制奠基之作的论文,哈尔岑当年读过,认为讲的是固体物理,没当回事。

  这次颁给哈尔岑的奖,仍是34年来榜首次由一个人独享物理学奖。上一位单独拿奖的人,是1992年创造多丝正比室的法国物理学家乔治夏帕克(Georges Charpak)。

  在这座大仪器背面,参加的科学家有几百人,各国的研究机构有近60家。有人担任钻井,有人提出数字化芯片,日本的年青学者最早从苍茫数据里翻出了伯特和厄尼。

  好在哈尔岑对此看得很开。他屡次公开说过,这种大奖底子不是奖给某一个人的,而是奖给整个试验的,自己最大的奉献不过是当年请来了一位懂工程的项目主管。

  2015年他拿到巴尔赞奖,奖金75万瑞士法郎。记者问他计划怎样花,答复很朴素:给自己买一辆新的公路赛车。

  巴尔赞奖每年颁布一次,以奖赏在人文、自然科学、文化领域以及促进人类沟通与平和做出奉献的个人或安排。图为2015年哈尔岑获奖的相关报导页面。丨/p>

  本年3月,望远镜进行加密晋级时,有一根电缆在700米深处开裂,成了整个项目历史上榜首次彻底丢掉一整根勘探缆的事端。

  同一时刻,美国国家科学基金会的2026财年预算恳求,计划把冰立方的日常运转经费砍掉将近一半。而我国在南海谋划的新一代深海中微子望远镜,体积规划已经是冰立方的数倍甚至几十倍。

  发布会现场,诺奖委员会打电话给哈尔岑。刚好他人在意大利,和斯德哥尔摩没有时差。他的榜首句话是“太意外了,我彻底没想到”,接着又说自己手头正在写一份请求,期望这个奖能帮它批下来。现场笑成一片。

  南极冬天夜空下的冰立方试验室,头顶是银河与极光,勘探器就埋在它下方的冰层里。丨John Hardin/Wikimedia Commons(CC BY 4.0)

  冰立方勘探器的主体由约一立方公里的南极天然冰体构成——其水量足以填满一百万个游泳池。

  人们运用热水消融冰层,在冰层上钻出数千米深的孔洞,然后在冰层中安装了勘探中微子所需的光学模组。比及水再次冻住,勘探设备就固定在了冰层傍边。为保证冰层钻孔顺畅,科学家们动用了大型洗车加热器来供给高温水流。

  钻设线小时,钻设每个孔均匀耗费18169升燃料,还要用掉超越750000升水。施工只要在夏日才干进行,因而冰立方花了7年时刻才建成。

  冰立方项目的作业人员们需求前往阿蒙森-斯科特南极站作业与日子。这座科考站坐落极端冰冷单调的南极内陆高原,要乘坐军用运输机才干抵达。这儿的一切物资都一定要经过航空运输,不过科考站的小型温室也能够培养一些新鲜蔬菜作为食物弥补。

  这儿的野外环境十分艰苦,但日子并不算十分单调。在日常作业之外,人类能在这儿运用健身房、排球场和篮球场,还能组成沙龙、建立乐队,或是操练苏格兰舞。在繁忙的夏日,作业人员经常感到可做的工作太多,而时刻彻底不够用。

  最困扰人的细节是,在南极冻结食物需求的时刻格外长。冰立方项目的官方网站特别提示作业人员,冰淇淋有必要提早几个小时从冷库取出冻结,不然吃的时分恐怕就得动用钢锯——当年一心想逃离工程学的哈尔岑,大约也没想到过这个工程问题。