专访曹臻院士：诺贝尔奖背后的宇宙信使解码战，四川稻城或成破解中微子谜题关键

每经记者：郑雨航 改写编辑：徽声在线内容组

10月6日，南极“冰立方”中微子天文台（IceCube Neutrino Observatory）的核心推动者弗朗西斯·哈尔岑（Francis Halzen）凭借其开创性研究，独自斩获2026年诺贝尔物理学奖。这一殊荣不仅是对其个人学术成就的肯定，更标志着中微子天文学领域迈入新的里程碑。

此次诺奖成果，意外引发了跨半球的科学联动——深埋南极冰层下1450米至2450米的“冰立方”与矗立四川稻城海拔4410米的“拉索”（LHAASO）项目形成奇妙呼应。前者通过冰层中的光电倍增管阵列捕捉宇宙“幽灵粒子”中微子，后者则借助1.3平方公里的探测阵列追踪超高能伽马射线与宇宙线的踪迹，两者虽观测手段迥异，却共同指向宇宙高能粒子起源这一世纪谜题。

南极“冰立方”实验室实景 图片来源：美国国家科学基金会（NSF）

从科学原理看，高能中微子与伽马射线犹如宇宙中的“孪生信使”。当宇宙线粒子撞击星际介质时，会同时产生中性粒子（衰变为伽马光子）和带电粒子（衰变为中微子）。“拉索”项目已锁定数十个超高能伽马射线源，这些天体正成为指引全球寻找中微子源的关键路标。值得注意的是，2025年“拉索”破解宇宙线“膝”之谜的重要成果发布时，哈尔岑就作为国际权威专家参与点评，凸显其对该领域的持续关注。

高海拔宇宙线观测站“拉索”全景 图片来源：中国科学院高能物理研究所

诺贝尔奖揭晓后，《每日经济新闻》记者专访“拉索”首席科学家、中国科学院院士曹臻，深入探讨哈尔岑的学术贡献及两大项目的协同效应。

学术对话：解码宇宙信使的跨界探索

弗朗西斯·哈尔岑学术肖像 图片来源：冰立方合作组

NBD：作为与哈尔岑教授保持20余年学术交往的科学家，您获悉其获奖消息时的第一反应是什么？

曹臻：这一奖项是对中微子天体物理推动多信使天文学发展的战略肯定。2024年我专程赴威斯康星大学与哈尔岑教授探讨下一代高能中微子望远镜建设方案时，就深刻感受到他对科学趋势的敏锐洞察。他不仅对“拉索”的宇宙线质子能谱测量成果作出精辟点评，更在2000年前后担任外部专家评估我的研究时，就展现出对宇宙线观测的远见卓识。

NBD：如何评价哈尔岑及“冰立方”对粒子天体物理的革命性贡献？

曹臻：哈尔岑教授的学术影响力跨越理论与应用领域。他编著的《夸克和轻子》是我研究生阶段的核心教材，而其战略决策能力更体现在项目推进中：从AMANDA到“冰立方”，他成功说服26国科研机构参与合作，在南极极端环境下建成投资超2.8亿美元的全球最大中微子探测装置。2012年“冰立方”首次探测到太阳系外高能中微子，虽未定位具体源，但开创了中微子天文学的新纪元。

NBD：“拉索”与“冰立方”存在怎样的科学互补性？

曹臻：当前中微子探测面临灵敏度瓶颈。理论上，超高能中微子与伽马射线应共生存在，但“冰立方”的1立方公里探测体积难以捕捉稀疏的中微子信号。反观“拉索”，其1.3平方公里探测面积已发现60余个超高能伽马射线源，这些天体极可能是中微子源头。打个比方，伽马射线是“明码电报”，而中微子是“加密信件”，前者已建立完整观测体系，后者仍需突破技术壁垒。

四川稻城“拉索”锁定高能中微子最可能源头

“拉索”位于四川稻城海子山，由中国科学家自主设计建造。2025年11月16日，该平台发布宇宙线“膝”形成之谜的突破性成果，揭示微类星体可能是宇宙线加速源。哈尔岑评价此成果具有“范式转变”意义，指出“冰立方”在探测面积和缪子覆盖度上存在代际差距，无法达到“拉索”的测量精度。

数据显示，“拉索”在“膝”区（10^15-10^17电子伏特）的探测灵敏度比同类设备高两个数量级，其发现的J2032+4127等微类星体，正成为中微子探测的重点目标。根据理论模型，若要确认这些天体的中微子辐射，需要建造30立方公里级的探测装置——这恰是下一代中微子望远镜的核心指标。

曹臻院士工作照 图片来源：中国科学院高能物理研究所

NBD：“拉索”观测结果是否已为中微子探测指明方向？

曹臻：2024年国庆期间，当“拉索”发布批量化发现微类星体的成果时，我与哈尔岑教授正在威斯康星大学研讨。他当场断言这些天体是“中微子起源的最佳候选体”，甚至用“I bet my wallet on it”强调其信心。但现有设备灵敏度不足：按“拉索”测量的伽马射线强度推算，即便第二代“冰立方”也需10年观测才能达到5σ显著性水平。

NBD：这是否意味着我们正进入多信使天文学时代？中国处于什么位置？

曹臻：多信使天文学已从概念走向实践。以“拉索”发现的伽马射线源为路标，中微子探测将成为下一个突破口。中国通过“拉索”建立了超高能伽马射线观测体系，同时正在推进南海深海中微子望远镜等项目。当前核心挑战是降低探测装置建设成本——若能在贝加尔湖建设30立方公里的Baikal-HUNT探测器，将使中微子源探测概率提升80%。这一中俄主导的国际合作项目已获哈尔岑教授力挺，他认为这是“最具成本效益的技术路线”。

“拉索”广角切伦科夫望远镜阵列 图片来源：中国科学院高能物理研究所

NBD：未来十年，粒子天体物理领域最值得期待的突破是什么？

曹臻：三大方向值得关注：一是“拉索”将持续扩展伽马射线源目录至200个以上；二是30立方公里级中微子望远镜有望实现源定位；三是引力波与电磁信号的联合观测将揭示更多极端天体事件。中国正通过国际大科学计划推动技术革新，例如采用新型光电倍增管和分布式计算技术，可使探测器建设成本降低60%，这为发展中国家参与前沿探索提供了可能。