Francis Halzen belga részecskefizikusnak ítélték oda a 2026-os fizikai Nobel-díjat a neutrínókutatásban betöltött korszakalkotó munkájáért. A fizikus az ötletgazdája minden idők egyik legkülönösebb csillagászati műszerének, az Antarktiszon működő IceCube Neutrino Observatorynak: az egy köbkilométeres obszervatórium nem a jégen áll, hanem alatta működik, és nagy energiájú kozmikus eredetű neutrínók észlelésére szolgál.

A neutrínók elektromosan semleges, rendkívül kis tömegű elemi részecskék, amelyek nem vesznek részt sem az elektromágneses, sem az erős kölcsönhatásban. Akadálytalanul haladnak át mindenen, ezért különösen nehéz őket detektálni, viszont ha sikerül, igen tiszta információkhoz juthatunk belőlük a forrásukról (nem véletlen, hogy a díj bejelentésekor a nehezen megfigyelhető neutrínókat „szellemszerűnek" nevezték). Ehhez az szükséges, hogy egy neutrínó telibe találjon egy másik részecskét az anyagban, ezért a megfigyelésükhöz hatalmas térfogatot kell megfigyelni – erre jó a Halzen által megálmodott antarktiszi obszervatórium.

A köbkilométeres teleszkóp

Az egy köbkilométernyi jég, amit az obszervatóriumban vizsgálnak, hiába tűnik hatalmas területnek, még így is ritkán fordul elő, hogy sikerül megfigyelni a neutrínó és egy másik részecske kölcsönhatását, amelyet egy fényfelvillanás, úgynevezett Cserenkov-sugárzás jelez. Ezeket a villanásokat figyeli az IceCube.

Az IceCube 2005 óta üzemel, de nem minden előkép nélkül: Halzen először 1988-ban vetette fel, hogy az antarktiszi jég kiválóan alkalmas lenne a neutrínók megfigyelésére. A fizikus ekkor kezdett el dolgozni az AMANDA projekten, az IceCube elődjén. Halzen hamar rájött, hogy a jégbe temetett fényérzékelő szenzorok nem lesznek elegendőek a felvillanások detektálására – nagyobb terület kell.

A projekt aztán az IceCube megépítésével folytatódott, ahol már százszor akkora területen végezhettek megfigyeléseket, mint az AMANDA esetében. Az obszervatóriumban 2011 óta több mint ötezer szenzor figyeli a felvillanásokat, ezeket mélyen a jég alatt, 1450 és és 2450 méter közötti mélységben helyezték el. Itt és ezzel a módszerrel sikerült elsőként megfigyelni nagy energiájú neutrínókat – az obszervatórium létrehozatala és a megfigyeléshez szükséges technika feltalálása mellett Halzen ezekért a megfigyeléseiért is kapta meg a fizikai Nobel-díjat.

Az IceCube teljes kapacitású működését követően az első észlelésekre sem kellett sokat várni, 2017-ben pedig Halzen meg is jelentette az erről szóló tanulmányát, amelyben az észlelés tudományos hátteréről, illetve a Naprendszeren kívülről származó neutrínók alapján levonható következtetésekről írt. Mark Pearce, a fizikai Nobel-bizottság elnöke szerint a világ Halzennek és csapatának köszönheti, hogy egyáltalán létezik ez a lenyűgöző obszervatórium, a kutató elszántsága és víziója pedig teljesen új utakat nyitott a csillagászatban.

Richard Fitzgerald, a Physics Today főszerkesztője szerint rég fordult elő utoljára, hogy egy fizikus egyedül kapja meg a Nobel-díjat, ami önmagában is ritkaságnak számít: bár ahhoz, hogy ilyen megfigyeléseket lehet végezni az obszervatóriumban, rengeteg ember munkája kellett, az egész egyetlen emberrel és egyetlen ötlettel kezdődött, ezt díjazta most a bizottság, amikor Halzennek ítélték oda az elismerést.

Folytatódnak a bejelentések

Tavaly három amerikai kvantumfizikus, John Clarke, Michel Devoret és John Martinis vehette át a makroszkopikus kvantummechanikai alagúthatás és az energia kvantálódásának felfedezésért elektromos áramkörökben, egy évvel korábban pedig John Hopfield és Geoffrey Hinton vehette át az elismerést a mélytanulási algoritmusok forradalmasításáért.

A hétfői élettudományi és orvosi díj odítélése, illetve a mai fizikai után szerdán kerül sor a kémiai Nobel-díjazottak bejelentésére, csütörtökön az irodalmi, pénteken pedig a békedíj nyerteseit hirdetik ki. A Nobel-szezon hétfőn, a közgazdasági Nobel-emlékdíj odaítésével zárul – illetve csak félig-meddig, az ünnepélyes díjátadót ugyanis december 10-én, a díjat alapító Alfred Nobel halálának évfordulóján tartják Stockholmban. A kitüntetés mellé 11 millió svéd korona (körülbelül 356 millió forint) is jár a díjazottaknak.