今年的诺贝尔物理学奖授予三位天体物理学先驱——他们打开了人类认识宇宙的新窗口。

小柴昌俊

雷蒙德·戴维斯（左），里卡尔多·贾科尼（右）

费城宾夕法尼亚大学的雷蒙德 · 戴维斯（Raymond Davis）和东京大学的小柴昌俊（Masatoshi Koshiba）共同分享了一半的奖金，以表彰他们在探测宇宙中的难以捕获的亚原子粒子，即所谓的宇宙中微子方面取得的成就。这种粒子的速度和丰度能够提供太阳内部情况的线索。

另一半奖金授予了里卡尔多 · 贾科尼（Riccardo Giacconi），以表彰他领导研制了世界上第一个宇宙X射线探测器，这一成就极大地推动了天体物理学的进程。贾科尼现任位于华盛顿的大学联合公司（AUI）主任，该公司由美国国家科学基金会国家射电天文台负责运营。

值得注意的是三位获奖者都是以所采用的实验仪器而被公认。对高能天体物理学而言这也许算是一件令人感激的事，毕竟许多问题在没有观测方法的时候甚至是无法想象的。

勘探宇宙

20世纪60年代戴维斯设计了一个大胆而又不乏创新的实验用以探测太阳中微子。太阳理论预测太阳核心发生的核聚变反应会产生大量的中微子。但是中微子几乎不与其他物质发生反应，因此无法肯定是否能够探测到它的存在。

为了捕获中微子，戴维斯领导研制了一个探测器一个注满615吨纯净四氯乙烯液体的巨桶，位于南达科他州的霍姆斯特克的金矿。他计算出在中微子与液体中的氯原子的碰撞过程中会有非常小比例的中微子具有足够的能量与之反应生成氩原子。戴维斯预计每月会探测到20个左右的氩原子，并且他还想出了一个通过向液体中注入氦气的提取方法。到1994年实验结束时一共探测到了大约2000个的氩原子。

20世纪80年代小柴昌俊开始从事这项研究工作，他领导了一个小组建立了一个名为神冈（Kamiokande）的探测器。该探测器位于东京西北大约240公里的一处矿井中。当轻中微子与水分子发生碰撞时神冈可以监测到，这能够判断粒子何时到达、从什么角度到达。小柴昌俊小组最终揭示了太阳发射中微子。

1987年2月，研究小组也探测到了附近星系的超新星中微子爆发，表明中微子探测器能够用于研究远距离的天文物体。

小柴昌俊的获奖是在这些年来日本第三次问鼎诺贝尔奖，保证了国家定期目标步入正轨，这个定期目标是日本在2000年提出的——在50年内争取获得30项诺贝尔奖。“我现在的梦想是我的一个学生也能获得诺贝尔奖”小柴昌俊说道。

20世纪50年代贾科尼开始从事X射线天文学的研究，开拓了对宇宙认识的新领域，改变了我们观察宇宙的方式。以前天文学家依靠光学、红外以及无线电频率进行观测。“X射线能够展示出事物的细枝末节”，英国菜斯特大学的马丁 · 沃德（Martin Ward）说道：“贾科尼获奖是理所当然的，他在这个领域已经研究了半个世纪”。

地球大气会吸收X射线，因此贾科尼的研究小组研制了从火箭上进行探测的仪器以观察太阳辐射是否会导致月球X射线发射。一旦超越大气层，他们的探测器就能观测到其他的X射线源，例如天蝎座中的X射线源。

[Nature，2002年10月9日]