Нобелевскую премию по физике 2026 года присудили Фрэнсису Хальцену «за решающий вклад в работу нейтринной обсерватории IceCube и открытие высокоэнергетических нейтрино астрофизического происхождения».

Фрэнсис Хальцен – один из основателей нейтринной астрономии. Он придумал использовать ледниковый лед на Южном полюсе, чтобы поймать нейтрино, - неуловимую частицу, которая не имеет электрического заряда и почти не имеет массы. Из-за этого ее почти невозможно задержать или отклонить с прямого пути — благодаря этому нейтрино путешествуют по Вселенной, беспрепятственно проходя сквозь звезды, планеты и наши тела.

Каждую секунду, незаметно для вас, 65 миллиардов нейтрино, испускаемых Солнцем, проходят сквозь ноготь вашего мизинца, - пишут на сайте Нобелевского комитета. Бесчисленные нейтрино проходят сквозь материю незаметно, но очень редко все же проявляют своё присутствие, сталкиваясь с атомным ядром, - при этом словно высекается искра, - возникает голубоватое «черенковское излучение».

Его открыл в середине прошлого века Павел Черенков, за что и получил в 1958 году Нобелевскую премию. Говорят, Черенков садился в темную комнату и просто наблюдал его вспышки, направив на воду гамма-лучи. Кстати, на больших глубинах в океане тоже не полная темнота – вода слабо светится черенковским излучением из-за распада радиоактивных изотопов. Голубые искры черенковского излучения светочувствительные детекторы могут разглядеть и во льду.

Чтобы избавиться от помех и засечь черенковское излучение от редких столкновений нейтрино с ядрами атомов, нейтринные телескопы расположены глубоко под водой, или под горами, - или, как придумал и осуществил Хальцен, - подо льдом Антарктиды.

Обсерватория использует антарктический лёд как защиту от космических лучей и как детектор: нейтрино иногда сталкивается с ядрами составляющих лед атомов, рождая заряженную частицу, а та вызывает черенковское излучение, - фотон, летящий в ту же сторону, что и исходное нейтрино. Фактически, обсерватория – это сеть узких скважин: в лёд на глубине примерно 1,5–2,5 км погружены более 5000 светочувствительных модулей. Получается детектор объёмом около 1 км³, и не нужно строить гигантскую конструкцию — сам лёд является рабочей средой.

IceCube использует саму Землю как фильтр. Нейтрино, прилетающие с северного неба, проходят через всю Землю и затем могут попасть в детектор снизу, - расположенная на южном полюсе обсерватория следит не за небом Южного полушария, а за небом Северного!

IceCube может улавливать нейтрино, образующиеся в результате процессов с чрезвычайно высокой энергией в далекой Вселенной. Происхождение космических лучей (потоков протонов) с экстремально высокими энергиями долгое время оставалось одной из самых тщательно охраняемых тайн Вселенной. Поскольку физика говорит нам, что процессы, которые могут ускорять протоны до высоких энергий, также приводят к образованию нейтрино с высокими энергиями, нейтрино могут дать важные подсказки об этих космических ускорителях частиц, таких как взрывы сверхновых или активные сверхмассивные черные дыры.

Нейтринная астрономия – еще один способ заглянуть в далекую Вселенную, еще один «орган чувств», появившийся у астрономии, которая теперь «многоканальная астрономия»: данные получают по разным каналам и, сравнивая их, выясняют общую картину.