STOKHOLM - Belgijsko-američki fizičar Fransis Halzen, naučnik koji je prije gotovo četiri decenije počeo da razvija ideju o pretvaranju kubnog kilometra antarktičkog leda u ogroman teleskop, dobitnik je Nobelove nagrade za fiziku za 2026. godinu. Kraljevska švedska akademija nauka nagradila ga je za "odlučujući doprinos opservatoriji za neutrine IceCube i otkriće visokoenergetskih neutrina astrofizičkog porijekla", odnosno gotovo nevidljivih "čestica duhova" koje do Zemlje stižu iz dubina svemira.
Mark Pirs, predsjednik Nobelovog komiteta za fiziku, istakao je da je Halzen predvodio međunarodni tim koji je napravio izuzetan naučni instrument.
"Njegova upornost i naučna vizija otvorile su put ka novoj vrsti astronomije", rekao je Pirs.
Ko je Fransis Halzen?
Halzen je rođen 23. marta 1944. godine u Tirlemontu u Belgiji, a matematiku i fiziku studirao je na Katoličkom univerzitetu u Levenu, gdje je magistrirao 1966. i tri godine kasnije doktorirao istražujući narušene simetrije hadrona. Nakon rada kao naučni saradnik u Evropskoj organizaciji za nuklearna istraživanja (CERN) u Ženevi, pozvan je na Univerzitet Viskonsin-Medison u SAD na istraživački boravak koji je prvobitno trebalo da traje samo šest mjeseci.
Međutim, Halzen se 1972. godine pridružio tamošnjem Odsjeku za fiziku i ostao na univerzitetu više od pet decenija, postavši profesor i istraživač na spoju fizike čestica, astrofizike i kosmologije. Njegovi počeci poklopili su se sa razvojem Standardnog modela fizike čestica, a bavio se njegovom primjenom na sudarače čestica i kosmičke zrake te je bio koautor udžbenika "Quarks and Leptons", koji je postao široko korišten u nastavi fizike čestica.
Zašto su ga zainteresovale "čestice duhovi"?
Sredinom osamdesetih godina Halzenovu pažnju privukli su neutrini, električno neutralne čestice izuzetno male mase koje veoma rijetko stupaju u interakciju sa materijom. Upravo zbog toga dobile su nadimak "čestice duhovi", ali ista osobina čini ih izuzetno vrijednim izvorom informacija za astronomiju.
Za razliku od svjetlosti, neutrini mogu prolaziti kroz gas, prašinu, planete i druge oblike materije bez apsorpcije ili značajnog skretanja sa svoje putanje. Halzen je objasnio da bi proučavanje ovih čestica naučnicima moglo omogućiti da "vide stvari u svemiru koje ni na jedan drugi način ne bi mogli vidjeti".
Kako je nastao teleskop duboko ispod antarktičkog leda?
Najveći problem bio je otkriti neutrine, jer oni mogu preći ogromne udaljenosti a da se ne sudare ni sa jednim atomom, zbog čega je naučnicima bio potreban izuzetno veliki i tamni detektor sposoban da zabilježi veoma rijetke interakcije. Halzen je 1987. godine počeo da radi na projektu Antarctic Muon and Neutrino Detector Array, poznatom kao AMANDA, kojim je trebalo utvrditi mogu li se osjetljivi svjetlosni detektori postaviti duboko u antarktički led.
Istraživači su vrućom vodom bušili rupe hiljadama metara duboko u ledu i u njih spuštali kablove sa optičkim senzorima prije nego što bi se voda ponovo zaledila. AMANDA je dokazala da je duboki antarktički led dovoljno čist, providan i stabilan da može služiti kao detektor čestica, čime je postavljena tehnološka osnova za mnogo veći IceCube.
Koliko je veliki IceCube?
Izgradnja opservatorije IceCube počela je 2004. godine, posljednji niz senzora spušten je pod led u decembru 2010, a prvi naučni rad sa potpuno opremljenim sistemom počeo je u maju 2011. godine navodi Anadolija. Završena opservatorija sadrži čak 5.160 optičkih senzora raspoređenih unutar približno milijardu tona antarktičkog leda.
Kada se neutrino u rijetkim slučajevima sudari sa atomskim jezgrom, nastaje naelektrisana čestica koja proizvodi slabašan plavi sjaj poznat kao Čerenkovljevo zračenje. Senzori IceCubea registruju tu svjetlost, omogućavajući istraživačima da procijene energiju i smjer kretanja neutrina.
"Počeli smo sa malim projektom i, na naše vlastito iznenađenje, uspjeli smo da savladamo sve te prepreke", rekao je Halzen.
Kada je IceCube napravio veliko otkriće?
Veliki proboj dogodio se 2013. godine, kada je tim IceCubea objavio dokaze o visokoenergetskim neutrinima koji su do Zemlje stigli izvan Sunčevog sistema. Otkriće je pokazalo da čestice nastale u nekim od najmoćnijih i najenergetskijih objekata u svemiru mogu biti otkrivene pomoću senzora smještenih duboko u antarktičkom ledu.
Još značajniji trenutak uslijedio je u septembru 2017. godine, kada je IceCube registrovao neutrino procijenjene energije od čak 290 biliona elektronvolti i brzo o tome obavijestio druge svjetske opservatorije. Naknadna posmatranja povezala su česticu sa objektom TXS 0506+056, udaljenom aktivnom galaksijom koju pokreće supermasivna crna rupa udaljena oko četiri milijarde svjetlosnih godina od Zemlje.
To je predstavljalo prvi uvjerljiv dokaz o izvoru visokoenergetskih kosmičkih neutrina i pokazalo koliko može biti moćno kombinovanje njihovog otkrivanja sa posmatranjima klasičnim teleskopima. IceCube je od tada korišten za istraživanje kosmičkih zraka, tamne materije, osobina neutrina, Mliječnog puta i aktivnih galaksija poput NGC 1068.
Koja priznanja je Halzen dobio prije Nobela?
Prije Nobelove nagrade Halzen je za svoj naučni rad dobio niz značajnih priznanja, među kojima su Balzanova nagrada, nagrada Bruno Pontekorvo, IUPAP-ova nagrada Jodh i Medalja za izuzetna dostignuća u istraživanju Američkog fizičkog društva za 2026. godinu. Godine 2024. izabran je i u američku Nacionalnu akademiju nauka.
Halzen, koji sada ima 82 godine, vijest o Nobelovoj nagradi dobio je dok je boravio u Italiji i opisao ju je kao neočekivano iznenađenje. Pošto je jedini dobitnik Nobelove nagrade za fiziku ove godine, pripada mu cjelokupan novčani iznos od 12 miliona švedskih kruna, odnosno približno 1,2 miliona dolara.