《2026諾貝爾物理獎》美學者哈爾森獨得!用南極冰層捕捉宇宙高能微中子

2026諾貝爾物理獎得主為比利時裔美國籍學者哈爾森。

(18:38更新–得獎人與得獎理由、研究成果簡介)2026年諾貝爾物理獎得主已於台灣時間今天(6日)傍晚於瑞典皇家科學院揭曉,82歲的比利時裔美國學者法蘭西斯哈爾森(Francis Halzen)摘下學術桂冠。諾貝爾獎以此表彰他在冰立方微中子天文台(IceCube Neutrino Observatory)的決定性貢獻,與他對天體物理起源的高能微中子的發現,讓學界終於能夠實際捕捉到微中子的存在,探究來自浩瀚宇宙的訊息。

人類以前主要用「光」看宇宙;現在開始用「微中子」看宇宙。諾貝爾獎委員會表示,哈爾森是冰立方微中子天文台的關鍵人物。「冰立方」位於南極,利用約1立方公里的南極冰層作為微中子(neutrino)巨型探測器,在冰層內裝設光感測器。他以此發現具有天文物理來源的高能微中子。

哈爾森1944年生於比利時,現任教於美國威斯康辛大學麥迪遜分校,他的著作是台灣學府物理系學生修習「量子場論」的重要參考書之一。中研院官網說明,位於南極洲極點的全球最大微中子天文台「冰立方」由美國國家科學基金會(NAS)資助,透過深埋地下1.5公里至2.5公里深處的望遠鏡進行探測研究。

南極冰層成了巨型偵測器

「冰立方微中子天文台」設於南極冰層之中,此為天文台的實驗室建物。(資料照)

諾獎官方說明,哈爾森想到南極的冰層可用來追蹤微中子這種粒子,他的遠見與科學領導力是「冰立方天文台」得以打造而成的基礎,研究人員可藉由冰立方此捕捉來自遙遠宇宙中能量極高的過程所產生的微中子。

微中子偵測難度極高

科學家已知微中子極少與物質作用,因此如何調查微中子一直極為困難。哈爾森投入研究方向是「冰層觀測法」,也就是利用極地區域的超厚冰層。微中子進入地球後,有可能與冰層作用而釋放出些微的「契忍可夫輻射」(Cherenkov radiation),科學家只要用極敏銳的探測器偵測這些輻射的出現,就能確認高能微中子的發射方向。

冰立方微中子天文台利用冰層偵測來自宇宙、難以捕捉的高速粒子原理。

為了確認冰層真的能當成探測器,哈爾森與團隊先在格陵蘭冰原實驗,測試深層冰的透明度及光學感測技術。1991年完成的測試證明,利用冰層偵測高速粒子可行。此後,團隊把目標轉向南極,先發展AMANDA(南極μ子與微中子探測器陣列),把光學感測器埋入南極冰層,逐步證明可用這片天然冰層搜尋來自宇宙的高能微中子。

AMANDA的成功,催生更龐大的「冰立方」微中子天文台。天文台始建於2004年,2010年完成。研究人員在南極約1立方公里的冰層部署5160個光學感測器。2013年,「冰立方」確認探測到具有天文物理來源的高能微中子,哈爾森數十年前的構想終於成真,也開啟了微中子天文學的新時代。台北科教館官網說明,微中子是質量極小且極少與物質發生作用的不帶電粒子,有「幽靈粒子」之稱,幾乎不受磁場與物質影響,可從遙遠宇宙一路穿越星際空間。微中子就像穿越宇宙的信使,從遙遠宇宙攜帶訊息(例如超新星爆發)抵達地球,提供傳統電磁波觀測難以取得的線索,成為天文物理學者研究宇宙高能天體現象的重要工具。

今年獎金提高

位於瑞典首都斯德哥爾摩的瑞典科學院。照片攝於6日揭曉諾貝爾物理獎得主之前。

諾貝爾物理學獎自1901年起頒獎,迄今共頒出120次。史上最年輕得主是1915年的布拉格(Lawrence Bragg),時年25歲;最年長得主是2018年的阿什金(Arthur Ashkin),獲獎時高齡96歲。去年得主為英國學者克拉克(John Clarke)、法裔美籍學者德沃雷(Michel Devoret)、美國學者馬蒂尼斯(John Martinis),他們發現「電路中宏觀量子力學穿隧效應與能量量子化」方面的重大貢獻,催生半導體工業、穿隧二極體、場電子發等領域發展,為量子電腦、量子通訊、量子感測器、量子加密技術提供應用基礎。

2026年諾貝爾獎在本月5日至12日期間公布,今年是第125周年,昨已揭曉生醫獎,今公布物理獎得主,明起依序發表化學獎、文學獎、和平獎,下周一(12日)揭曉經濟獎得主。

路透社近期報導,諾貝爾獎基金會9月18日宣布,今年6個獎項的獎金增額9%,各從瑞典克朗1100萬元增為1200萬元(新台幣約3800萬元)。基金會聲明,提高獎金金額是為了維護諾貝爾獎的長期意義,並確保獎金在經濟價值與時俱進。諾貝爾獎根據瑞典19世紀商人、炸藥發明者諾貝爾(Alfred Nobel)創立。他經由遺囑把大部分遺產用於設獎,每年頒給為人類帶來最大福祉者,1901年首次頒獎,當時每個獎項的獎金為150782瑞典克朗。

編輯 / 羅志光

【巴西華人資訊網】

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