Francis Halzen részecskefizikus kapja idén a fizikai Nobel-díjat az asztrofizikai eredetű nagy energiájú neutrínók felfedezéséért és az IceCube Neutrínóobszervatórium létrehozásában és munkájában játszott meghatározó szerepéért – jelentette be kedden Stockholmban a Svéd Királyi Tudományos Akadémia.

A Nobel-bizottság által kiadott sajtóközleményben kiemelik: Francis Halzen felismerte, hogy a Déli-sark jege felhasználható a neutrínóknak nevezett részecskék nyomon követésére. Elképzelése és tudományos irányítása alapvető fontosságú volt az IceCube Neutrínó-obszervatórium – egy fényérzékelőkkel felszerelt, köbkilométeres jégtömb – létrehozásában. Az IceCube segítségével a kutatók képesek befogni a távoli univerzumban zajló, rendkívül nagy energiájú folyamatokból származó neutrínókat.

A neutrínók mindenütt jelen vannak, ám nem hívják fel magukra a figyelmet. Akadálytalanul haladnak át a Földön és az emberi testen anélkül, hogy ezt észlelnénk. Rendkívül ritkán egy-egy neutrínó kölcsönhatásba lép egy atommaggal; ez teszi lehetővé, hogy a megfelelő berendezésekkel rendelkező kutatók felfedezhessék őket.

A tudósok már régóta tudják, hogy a kozmosz „természetes részecskegyorsítókat” rejt, amelyek olyan részecskéket lőnek ki, amelyek energiája akár milliószorosa is lehet a földi laboratóriumokban elérhető értékeknek. E forrásokról számos rejtélyes kérdés vár még tisztázásra: mik is ezek, hol találhatók, és milyen fő folyamatok zajlanak bennük?

A rendkívül nagy energiájú neutrínók ugyanabban a környezetben keletkeznek, mint más típusú részecskék. A többi részecskével ellentétben azonban a neutrínók irányváltoztatás és energiaveszteség nélkül jutnak el hozzánk. Ez azt jelenti, hogy olyan információkkal szolgálhatnak, amelyek más módon nem szerezhetők meg.

Francis Halzen 1988-ban ismertette először a Déli-sarkon történő neutrínóbefogásra vonatkozó elképzelését. Amikor egy neutrínó atommaggal ütközik, fényfelvillanás keletkezik, amelyet az átlátszó gleccserjégbe telepített érzékelőkkel lehet nyomon követni. A Déli-sark jege számos ok miatt előnyös a detektálásukhoz: mentes a különféle zavaró hatásoktól, a terület geológiailag stabil, és nem fordulnak elő földrengések. Halzen és ötlete hamar elnyerte más kutatók támogatását, és néhány évvel később már meg is kezdődtek a jégbe helyezett érzékelőkkel végzett előzetes tesztek.

A rendkívül nagy energiájú kozmikus neutrínók nagyon ritkák, ezért hatalmas mennyiségű jégre van szükség ahhoz, hogy elegendő számú ütközést lehessen megfigyelni. Az IceCube egy teljes köbkilométernyi területet foglal magában. Építése 2011-ben fejeződött be. A kutatók hamarosan észlelték az első nagy energiájú neutrínókat, néhány évvel később pedig közzétehették azon neutrínók felfedezését, amelyeknek minden bizonnyal a Naprendszeren messze kívül eső területekről kellett származniuk. Ezzel kezdetét vehette az univerzum neutrínóforrásainak módszeres kutatása. „Francis Halzen egy olyan nemzetközi kutatói és mérnöki csapatot vezetett, amely egy fantasztikus műszerrel ajándékozott meg minket. Kitartása és tudományos jövőképe újfajta csillagászat előtt nyitotta meg az utat” – mondja Mark Pearce, a fizikai Nobel-bizottság elnöke.

Az IceCube által folyamatosan rögzített neutrinókölcsönhatások új ismeretekkel szolgálnak majd a kutatóknak azokról a szélsőséges környezetekről, amelyekben nagy energiájú neutrinók keletkezhetnek – sőt, akár korábban ismeretlen kozmikus jelenségeket is feltárhatnak.