Шведская королевская академия наук присудила Нобелевскую премию по физике 2026 года Фрэнсису Халзену за решающий вклад в работу нейтринной обсерватории IceCube и обнаружение высокоэнергетических нейтрино астрофизического происхождения.
Согласно заявлению Нобелевского комитета, Фрэнсис Халзен заложил основы совершенно нового направления в астрономии, сообщает «BBC».
Его идея заключалась в использовании ледникового льда Южного полюса для регистрации частиц, называемых нейтрино. В результате была создана нейтринная обсерватория IceCube, которая позволила отслеживать нейтрино, прибывающие из отдаленных областей космоса.
Халзен сыграл решающую роль в создании нейтринной обсерватории IceCube. Она представляет собой кубический километр льда, оснащенный световыми датчиками. С помощью IceCube ученые смогли регистрировать нейтрино, возникающие в результате процессов чрезвычайно высокой энергии в далекой Вселенной.
Фрэнсис Халзен родился 23 марта 1944 года в бельгийском городе Тинен. В 1969 году он защитил докторскую диссертацию в Католическом университете Левена в Бельгии — KU Leuven. Он является профессором Висконсинского университета в Мадисоне, США.
Нейтрино — это частицы, исключительно слабо взаимодействующие с веществом, из-за чего их обнаружение представляет особую сложность. В очень редких случаях отдельное нейтрино взаимодействует с атомным ядром, и именно это явление позволяет регистрировать такие частицы с помощью соответствующего оборудования.
«Нейтрино — это частицы-призраки, у них почти нет массы, они движутся со скоростью света и могут пройти прямо через целую галактику, ни с чем не столкнувшись. Именно поэтому, чтобы их увидеть, необходим огромный детектор», — объяснил в интервью «BBC» профессор Оксфордского университета Субир Саркар.
Ученым давно известно, что в космосе существуют естественные ускорители частиц, испускающие частицы с энергией, в миллионы раз превышающей ту, которая достижима в земных лабораториях. Многие вопросы об этих источниках до сих пор остаются без ответа: что это за источники, где они находятся и какие основные процессы в них происходят.
Каждую секунду Земля подвергается воздействию потока космических лучей. Они состоят из бесчисленного количества частиц, протонов и нейтронов, которые под воздействием мощных электромагнитных полей разогнались почти до скорости света. Движение этих лучей носит хаотичный характер, из-за чего определить их точный источник практически невозможно. Однако по пути эти частицы сталкиваются с газом и пылью в межзвездном пространстве.
Нейтрино чрезвычайно высокой энергии возникают в тех же средах, где образуются и другие виды частиц. Однако, в отличие от других частиц, нейтрино достигают нас, не меняя направления движения и не теряя энергии. Благодаря этому они способны предоставить информацию, которую невозможно получить каким-либо другим способом.
Фрэнсис Халзен впервые представил свою концепцию регистрации нейтрино на Южном полюсе в 1988 году. Когда нейтрино сталкивается с атомным ядром, возникает вспышка света, которую можно зарегистрировать с помощью датчиков, размещенных в прозрачном ледниковом льду.
Лед Южного полюса имеет ряд преимуществ для этой цели, поскольку свободен от различных видов примесей, а сам регион геологически стабилен и не подвержен землетрясениям. Идея Халзена вскоре получила поддержку других исследователей, и всего через несколько лет в толще льда были проведены предварительные испытания датчиков.
Космические нейтрино чрезвычайно высокой энергии встречаются очень редко, поэтому для наблюдения достаточного количества столкновений потребовался огромный объем льда. IceCube занимает объем в один кубический километр, а его строительство завершилось в 2011 году.
Вскоре исследователи обнаружили первые высокоэнергетические нейтрино, а спустя несколько лет зарегистрировали нейтрино, которые, по всей видимости, возникли далеко за пределами Солнечной системы.
«Фрэнсис Халзен возглавил международную команду исследователей и инженеров, которая создала фантастический прибор. Его настойчивость и научное видение проложили путь для нового вида астрономии», — заявил председатель Нобелевского комитета по физике Марк Пирс.
Взаимодействия нейтрино, которые непрерывно регистрируются с помощью IceCube, дадут исследователям новые знания об экстремальных условиях, в которых могут возникать высокоэнергетические нейтрино. Они также могут позволить обнаружить ранее неизвестные космические явления.
