A Svéd Királyi Tudományos Akadémia bejelentette, hogy a 2026-os fizikai Nobel-díjat Francis Halzen professzornak ítélik oda. A Wisconsin–Madison Egyetem kutatója az IceCube Neutrínó Obszervatórium létrehozásában és a kozmikus eredetű, nagy energiájú neutrínók észlelésében játszott meghatározó szerepéért részesül az elismerésben. Munkássága révén a csillagászat egy új fejezete nyílt meg, lehetővé téve a világegyetem extrém jelenségeinek vizsgálatát.
Francis Halzen professzor az amerikai Wisconsin–Madison Egyetemről a Déli-sarkvidék jégtakarójába vájt IceCube Neutrínó Obszervatórium létrehozásában vállalt meghatározó szerepéért kapja a díjat. Emellett a mélyűrből érkező, asztrofizikai eredetű, rendkívül nagy energiájú neutrínók észleléséért is elismerésben részesül. Halzen kitartása és tudományos víziója alapjaiban változtatta meg a csillagászatot, egy teljesen új észlelési ablakot nyitva a világegyetem legszélsőségesebb és legpusztítóbb folyamataira.
A neutrínók az univerzum leggyakoribb, mégis legnehezebben elcsíphető elemi részecskéi közé tartoznak. Mivel szinte semennyi tömegük sincs és elektromosan semlegesek, gyakorlatilag akadálytalanul hatolnak át mindenen. Másodpercenként több milliárd halad át az emberi testen és a teljes Földön anélkül, hogy bármiféle nyomot hagynának vagy kölcsönhatásba lépnének az anyaggal, ezért a fizikusok régóta „szellemrészecskékként” hivatkoznak rájuk.
A csillagászok évtizedek óta tudják, hogy az űrben gigantikus természetes részecskegyorsítók működnek, például szupermasszív fekete lyukak, összeomló csillagok és gamma-kitörések. Ezek a jelenségek a földi laboratóriumokban előállítható energiáknál akár milliószor hevesebb részecskéket lőnek ki a térbe, azonban a többi töltött kozmikus részecske pályáját a csillagközi mágneses mezők eltérítik, a fény pedig elnyelődik a csillagközi porban. Ezzel szemben a neutrínók egyenes vonalban, irányváltás és energiaveszteség nélkül teszik meg a több milliárd fényéves utat, így közvetlen, torzításmentes információt szolgáltatnak a világegyetem legtávolabbi és legerőszakosabb kataklizmáiról.
A feladat egyetlen akadálya az volt, hogy a részecskék rendkívül ritkán ütköznek atommagokkal, a legnagyobb energiájú kozmikus neutrínók pedig kifejezetten ritkák. Így a detektálásukhoz felfoghatatlanul hatalmas megfigyelési térfogatra volt szükség, ami hosszú ideig megoldhatatlan kihívásnak tűnt. A belga Francis Halzen már 1988-ban előállt azzal a merész ötlettel, hogy a Déli-sarkvidék ősi, több kilométer vastag jégtakaróját kellene hatalmas detektorként használni.
Elmélete szerint, amikor egy száguldó neutrínó kivételes ritkasággal mégis frontálisan ütközik egy jégben található atommaggal, másodlagos töltött részecskék keletkeznek. Ezek a részecskék a jégben a fény fázissebességénél gyorsabban haladva kékes fényfelvillanást, úgynevezett Cserenkov-sugárzást bocsátanak ki, ami detektálható. Az Antarktisz jege ideális terepnek bizonyult, mivel a mélyben uralkodó óriási nyomás miatt a jég teljesen buborékmentes és optikailag kristálytiszta, a környezet geológiailag stabil, és a mérőműszereket nem zavarják földrengések vagy mesterséges fényforrások.
Bár Halzen elképzelését eleinte sokan túlzónak és kivitelezhetetlennek tartották, a kezdeti tesztek igazolták az elméletet. Ezt követően nemzetközi összefogás eredményeként 2011-re elkészült a gigantikus műszer, az IceCube Neutrínó Obszervatórium. Ez a projekt egyedülálló módon hasznosította a természeti környezetet egy tudományos cél elérésére.
A kutatók forró vizes fúrókkal mintegy két és fél kilométer mély lyukakat fúrtak a jégbe. Ezekbe 86 függőleges kábelen több mint ötezer különleges, gömb alakú optikai szenzort süllyesztettek le, így az IceCube egy teljes köbkilométernyi jégtömböt alakított át érzékelővé. Ez a hatalmas detektorrendszer képes volt a rendkívül ritka neutrínó-ütközések nyomait rögzíteni.
A beruházás gyorsan beváltotta a hozzá fűzött reményeket, és a kutatók hamarosan rögzítették az első nagy energiájú észleléseket. Nem sokkal később publikálták azokat a mérési adatokat, amelyek egyértelműen bizonyították, hogy a befogott neutrínók a Naprendszeren és a Tejútrendszeren túlról, távoli galaxisok szívéből származnak. Mark Pearce, a fizikai Nobel-bizottság elnöke szerint Halzen kitartó tudományos vezetése egy olyan rendkívüli műszert adott az emberiség kezébe, amely megalapozta a neutrínó-csillagászat új korszakát.
Az IceCube által folyamatosan gyűjtött adatok révén a kutatók nemcsak a fekete lyukak körüli szélsőséges folyamatokat térképezhetik fel. Hanem olyan, eddig teljesen ismeretlen kozmikus jelenségekre is rábukkanhatnak, amelyeket hagyományos távcsövekkel soha nem pillanthatnánk meg. Ez az új megfigyelési ablak alapjaiban változtatja meg az univerzumról alkotott képünket és a kozmikus események megértését.
📰 Forrás: Index — Eredeti cikk elolvasása