Prof. Francis Halzen otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za wkład w budowę obserwatorium IceCube i odkrycie neutrin o wysokiej energii pochodzących z kosmosu. Detektor, umieszczony w antarktycznym lodzie, pozwala badać Wszechświat za pomocą cząstek, które niemal bez przeszkód przenikają przez materię.
Belgijski fizyk cząstek z University of Wisconsin-Madison kierował pracami nad IceCube, obserwatorium neutrino zbudowanym na biegunie południowym. Nobelowski komitet uzasadnił wyróżnienie „decydującym wkładem w obserwatorium neutrin IceCube i odkryciem neutrin o wysokiej energii pochodzenia astrofizycznego”. Nagroda wynosi 12 mln koron szwedzkich, czyli około 900 tys. funtów.
Kilometr sześcienny lodu jako detektor
Pomysł Halzena sięga 1988 roku. Zaproponował wtedy wykorzystanie fragmentu lodu na biegunie południowym do rejestrowania neutrin. W ramach projektu naukowcy, technicy i inżynierowie umieścili w kilometrze sześciennym lodu tysiące czujników światła wielkości piłek do koszykówki.
Neutrina docierają na Ziemię z kosmosu i zwykle przelatują przez materię, nie oddziałując z nią. Każdej sekundy miliardy cząstek pochodzących ze Słońca przechodzą przez ludzkie ciało. Czasami neutrino zderza się jednak z jądrem atomu. Takie zdarzenie może wywołać słaby błysk światła, który rejestrują czujniki IceCube w przejrzystym lodzie.
Ziemia osłania detektor przed częścią zakłóceń związanych z promieniowaniem kosmicznym. Skierowane w dół sensory wychwytują neutrina, które przeszły przez planetę z północnej półkuli. Odległe położenie ogranicza też wpływ źródeł zakłóceń i drgań wywoływanych przez trzęsienia ziemi, choć praca w antarktycznych warunkach stanowi wyzwanie dla zespołu.
Odkrycia i nowe okno na kosmos
W 2013 roku, krótko po uruchomieniu obserwatorium, badacze po raz pierwszy wykryli neutrina o wysokiej energii pochodzące spoza Ziemi. Później wskazali również pierwsze kosmiczne źródło takich cząstek, oddalone o 3,7 mld lat świetlnych.
Obserwacje IceCube otworzyły nową drogę badania Wszechświata. Dotąd astronomowie poznawali kosmos przede wszystkim dzięki światłu, innym rodzajom promieniowania elektromagnetycznego oraz falom grawitacyjnym. Neutrina mogą dostarczać dodatkowych wskazówek o ewolucji Wszechświata i zjawiskach zachodzących w jego odległych, ekstremalnych obszarach.
Dr Patrick Dunne z Imperial College London porównał znaczenie tej metody do chwili, gdy Galileusz po raz pierwszy skierował teleskop na gwiazdy. Jak podkreślił, neutrina łatwiej niż światło przenikają przez materię, dlatego mogą pomóc w obserwacji odległych zjawisk. Podobne badania prowadzone są m.in. w amerykańskim eksperymencie Deep Underground Neutrino Experiment oraz japońskim detektorze Hyper-Kamiokande.
„To dziwne”
Halzen dowiedział się o Noblu podczas podróży po Włoszech. W trakcie konferencji prasowej powiedział, że wiadomość jest dla niego „dziwna”, i zaznaczył, że wyróżnienie powinno być także docenieniem osób, które dołączyły do projektu na jego wczesnym etapie, mimo że pomysł nie przekonywał wówczas wielu konserwatywnych fizyków. Dodał, że pracuje nad nową propozycją badawczą i liczy, iż nagroda pomoże w jej zatwierdzeniu.
Zapytany o spekulacje, czy neutrina mogłyby posłużyć cywilizacjom pozaziemskim do przesyłania wiadomości, odparł, że woli skupić się na tym, by astronomia neutrin stała się rzeczywistością. Zauważył jednak, że otwieranie nowych sposobów obserwacji kosmosu często przynosi nieoczekiwane odkrycia.
Czytaj materiał źródłowy →