如果探测发现太阳系中微子流中断了，“人类至少有一万年可以逃离太阳系”！橙柿互动专访权威科学家谈诺奖

北京时间10月6日17时45分，2026年诺贝尔物理学奖揭晓，独授比利时裔美国物理学家弗朗西斯·哈尔岑（Francis Halzen），以表彰他对冰立方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。这是继2015年后，诺奖再次颁给中微子研究。从1930年泡利预言中微子存在算起，人类追寻这种“幽灵粒子”已近一个世纪。这个“小小的”粒子，为何能让人类如此执着地追寻？

i问科学采访了中国科学院大学杭州高等研究院基础物理与数学科学学院执行院长、首席教授耿朝强。耿教授主攻理论粒子物理、引力和宇宙学，入选全球前十万名科学家及爱思唯尔“中国高被引学者”榜单。他有一部分工作就是关于中微子，第一篇paper也是关于中微子物理。

耿朝强告诉i问科学，这已经是诺贝尔物理学奖第五次与中微子研究结缘了。放眼整个诺奖历史，还没有哪个学科分支能如此高频地获得这份殊荣：1930年，泡利为解释β衰变中的能量“失踪”而预言中微子的存在；1953年，莱因斯和柯万首次观测到中微子相互作用；1962年发现第二代中微子，1968年探测太阳中微子，1998年发现中微子振荡，2001年证实太阳中微子振荡，2015年表彰中微子振荡发现——是的，中微子几乎每隔二十年就要站上诺贝尔领奖台一次。

中微子（neutrino）这个名字是来自美籍意大利裔物理学家恩里科·费米（1938年因中子辐照相关工作获诺贝尔物理学奖），他也是李政道的导师。费米在构建β衰变理论时，把泡利预言的这种粒子改名为“neutrino”——意大利语里“-ino”是“小”的后缀，意思是“小的中性粒子”，用来区别于已经叫“neutron”的中子。

“小小”的中微子为什么能让人类如此执着地追寻近一个世纪？

答案藏在它的“隐匿”与“丰饶”之间。

图片来自耿朝强教授

它是宇宙中最常见的粒子之一，却几乎不与任何物质反应。中微子不带电荷，只参与弱相互作用。每秒钟有万亿个穿过我们的身体。耿教授打了一个比方，指甲盖够小了吧，大约一平方厘米，但每秒有650亿个穿越它。而且速度飞快：中微子从太阳核心以光速飞出，几秒就能穿透太阳表面；而光子却要挣扎一万到十七万年。

正因如此，中微子携带了恒星、超新星、黑洞等极端天体核心区域最直接的信息。对于这次的诺奖颁发，诺贝尔物理学委员会主席马克·皮尔斯给了一句评价：哈尔岑“带领一支国际科研和工程团队设计和建造了这一重要观测设施，他的坚韧和科学远见为一种新的天文学铺平了道路”。

至于为什么要把探测器建在南极冰盖之下？

冰是捕捉宇宙中微子的良好介质。在极少数情况下，中微子会与原子核碰撞，产生一个带电粒子。这个粒子随后沿原中微子的方向运动，并发出蓝光。

在南极的深部，深度足够大的时候，环境处于一片黑暗，有利于观测到中微子碰撞发出的蓝光。

另外，南极的环境比较“干净”，南极的冰凝结多年，甚至超过万年，冰中没有生物造成的干扰，放射性物质的含量也很低，也有利于观测。

也正因如此，冰立方把这片南极冰盖变成了一台巨大的中微子探测器。当极少数中微子与冰层中的原子核碰撞，发出微弱蓝光，传感器便捕捉到这些信号，科学家由此反推它们的能量和方向，倾听来自宇宙深处的声音。

2013年，冰立方在2010至2012年的数据中找到了28个极高能中微子，第一次确凿证明它们来自太阳系之外。此后，冰立方又在2018年把一个中微子事件和一个已知的天体对应了起来；2022年又发现，在另一个星系的方向上，探测到的中微子数量明显超出了预期。这些发现正在帮我们看清，星系中心的巨大黑洞周围到底在发生什么。

华中师范大学物理科学与技术学院二级教授、华中科技大学天文系主任郑小平也在关注这次的诺奖。郑教授长期从事高能天体物理与核天体物理研究，重点关注中子星物态及引力波辐射。

他认为这次诺贝尔奖有三个方面的意义：第一，创新了一种测量宇宙线的新方法；第二，对粒子物理标准模型具有重要意义；第三，揭示了宇宙中存在超高能加速器。“测到超高能中微子，就意味着有带电粒子被加速到超高能状态，但我们还不知道它的起源和机制到底是什么。”

科幻作家刘慈欣在《三体》中曾赋予中微子一个极具想象力的设定：中微子可以作为“信使”，穿透一切障碍传递信息，让人类得以窥见宇宙深处正在发生什么。

这一设想与中微子天文学的核心逻辑不谋而合。由于中微子几乎不与物质发生相互作用，它们能够从宇宙中最致密、最极端的环境中逃离，不受磁场偏折，直线传播数十亿光年到达地球。耿朝强教授说，中微子看似深奥，其实它对理解物质起源、生命起源都具有深远意义。当有一天太阳不再发光发热，光学望远镜看不出任何变化，但如果中微子探测发现太阳中微子流中断了，那意味着太阳核心出了问题——中微子正在实时告诉我们宇宙中正在发生什么，“人类还有一万年可能逃离太阳系。”

从泡利预言中微子存在的那一刻起，人类用了近一个世纪的时间，逐渐地学会“倾听”这种最难以捉摸的粒子所传递的信息。每一次诺贝尔奖的授予，都是对这条漫长探索之路的确认。今年冰立方中微子天文台的获奖，标志着中微子天文学正式从“可能的未来”变成了“已经到来的现实”。

哈尔岑在2013年首次发现天体物理中微子时说了一句话：“这是天文学新时代的黎明。”十余年后，这个黎明已经成为白昼。而中微子作为宇宙信使的故事，才刚刚开始。

在广东江门地下700米深处，江门中微子实验（JUNO）已于2025年8月正式运行。今年6月，JUNO的首个物理成果以封面文章形式发表在《NATURE》上，审稿人评价称这“标志着中微子振荡精确测量时代的到来”。更早之前，中国大亚湾中微子实验在2012年首次精确测得了中微子混合角θ13，成果入选美国《科学》杂志年度十大科学突破，并于2016年获得“基础物理学突破奖”。

图源：IceCube/NSF、耿朝强

橙柿互动·都市快报记者 韩晓娟 黄盈

编辑 高欣奕

审核 罗祎 金立鹏

校对 陈震海

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