Профессор Университета Висконсин-Мэдисон (США) Фрэнсис Халзен (Halzen) стал лауреатом Нобелевской премии по физике 2026 года «за решающий вклад в работу нейтринной обсерватории IceCube и открытие высокоэнергетических нейтрино астрофизического происхождения»

Нейтрино — частицы, присутствующие повсюду. Однако они очень слабо взаимодействуют с веществом и потому проходят сквозь Землю и наши тела, оставаясь незамеченными. Тем не менее, пусть и крайне редко, нейтрино взаимодействуют с атомным ядром, что позволяет физикам при наличии соответствующего оборудования обнаружить их.

Профессор Университета Висконсин-Мэдисон (США) Фрэнсис Халзен, лауреат Нобелевской премии по физике 2026 года. (The Wisconsin IceCube Particle Astrophysics Center)

Нейтринная обсерватория IceCube в 2023 году. (Фото Christopher Michel)

Схема IceCube Neutrino Observatory. Инфографика Нобелевского комитета (Автор Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences)

Но зачем же учёные строят огромные и сложные детекторы для поимки этих неуловимых частиц? Всё дело в том, что слабое взаимодействие с веществом, делает их важным источником данных: в отличие от других частиц, нейтрино достигают нас, не меняя направления и не теряя энергии. Это означает, что они могут предоставлять информацию о мощных космических процессах далеко во Вселенной, которая недоступна никаким другим способам исследований.

В 1960 году советский физик-теоретик Моисей Александрович Марков на международной конференции по физике высоких энергий в Рочестере предложил устанавливать детекторы глубоко под водой, включая озера и ледники. А в 1988 году Фрэнсис Халзен понял, что для этого можно использовать лёд на Южном полюсе, в Антарктиде. При столкновении нейтрино с атомным ядром возникает вспышка света, которую можно зарегистрировать с помощью датчиков, расположенных в прозрачном льде. Антарктический лёд обладает множеством преимуществ, поскольку он очень чистый, а территория Антарктиды геологически стабильна и не подвержена землетрясениям. Идея Халзена вскоре получила поддержку других исследователей, и всего несколько лет спустя были проведены предварительные испытания датчиков во льду.

Усилия Халзена сыграли основополагающую роль в разработке Университетом Висконсин-Мэдисон, где он работает, нейтринной обсерватории IceCube, которая затем, в декабре 2010 года, была построена  на американской станции Амундсен-Скотт на Южном полюсе в Антарктиде.

Космические нейтрино с чрезвычайно высокими энергиями встречаются крайне редко, поэтому для наблюдения достаточного количества столкновений необходим огромный объем льда. Установка IceCube занимает целый кубический километр. Уже вскоре исследователи обнаружили первые высокоэнергетические нейтрино, а несколько лет спустя опубликовали результаты открытия нейтрино, которые возникли далеко за пределами нашей Солнечной системы. Это позволило всерьёз начать поиск источников нейтрино во Вселенной. Данные о нейтрино, непрерывно регистрируемые телескопом IceCube, предоставляют исследователям новые знания о бурных процессах, в которых могут образовываться высокоэнергетические нейтрино, и могут даже выявить ранее неизвестные космические явления.

Как отметил председатель Нобелевского комитета по физике Марк Пирс: «Фрэнсис Халзен возглавил международную команду исследователей и инженеров, которые создали для нас фантастический инструмент. Его упорство и научное видение проложили путь к новому виду астрономии».