Francis Halzen, urodzony w 1944 r. belgijski naukowiec, obecnie pracuje na University of Wisconsin-Madison w USA. Jest uważany za jednego z głównych prekursorów oraz pionierów współczesnej astrofizyki cząstek elementarnych, a w szczególności astronomii neutrinowej wysokich energii. Komitet Noblowski docenił go za „wkład w powstanie IceCube Neutrino Observatory i odkrycie neutrin wysokich energii pochodzenia astrofizycznego”. Noblista otrzyma w nagrodę 12 mln koron szwedzkich (ok. 4,65 mln zł).

Neutrina mają niezwykle małą masę, są obojętnymi elektrycznie cząstkami elementarnymi, które powstają m.in. w reakcjach jądrowych oraz gwałtownych procesach kosmicznych. Z powodu znikomego oddziaływania z materią bez przeszkód przenikają przez materię. Czasem jednak pojedyncze neutrino zderzy się z jądrem atomowym. Jeśli ma to miejsce w wodzie czy w lodzie, wytwarza to impuls świetlny (promieniowanie Czerenkowa), który można zarejestrować dzięki fotodetektorom.

Noblista zaproponował wykorzystanie krystalicznie czystego antarktycznego lodu na biegunie południowym do rejestrowania nieuchwytnych cząstek elementarnych. Jak poinformowała PAP dr hab. Justyna Łagoda z NCBJ, wizję wychwytywania neutrin na biegunie przedstawił w 1988 roku na spotkaniu naukowców w Łodzi (chodzi 5th International Symposium on Very High Energy Cosmic Ray Interactions - przyp. PAP). Jego koncepcja doprowadziła do powstania obserwatorium IceCube – gigantycznej struktury o objętości kilometra sześciennego, wyposażonej w ok. 5 tysięcy czujników światła umieszczonych w czystym lodzie na głębokości do dwóch kilometrów.

Ukończony w 2011 roku detektor IceCube pozwolił zaobserwować wysokoenergetyczne neutrina pochodzące spoza Układu Słonecznego. Rejestrowane cząstki niosą ze sobą energię rzędu petaelektronowoltów. W przeciwieństwie do innych cząstek elementarnych neutrina docierają do Ziemi bez zmiany kierunku i utraty energii, stanowiąc unikalne źródło informacji o odległych rejonach Wszechświata. 

Dr inż. Paweł Janowski z Akademii Górniczo-Hutniczej ocenił, że ICeCube to „triumf ludzkiego umysłu”. A tegoroczna Nagroda Nobla dotyczy nawet nie tyle samego odkrycia wysokoenergetycznych neutrin pochodzenia astrofizycznego, co wymyślenia zaawansowanej aparatury do wychwycenia tak nieuchwytnych cząstek.

Prof. Tomasz Bulik z Uniwersytetu Warszawskiego tłumaczył, że wcześniej istniały już na świecie detektory neutrin,  np. w Japonii w eksperymentach z serii Kamiokande wykrywano cząstki w wielkich zbiornikach wody. Tamte doświadczenia dotyczyły jednak neutrin, których głównym źródłem jest Słońce. Tymczasem w eksperymencie IceCube mamy do czynienia z neutrinami o znacznie wyższych energiach – Jeśli wyobrazimy sobie, że detektory typu Kamiokande wykrywają pojedyncze złotówki, to IceCube wykrywa banknoty dziesięciomiliardowe – porównał prof. Bulik.

– Otworzyło się nowe okno do obserwacji Wszechświata. Nie patrzymy w niebo już tylko w zakresie światła widzialnego, fal radiowych, podczerwieni czy promieniowania rentgenowskiego. Możemy patrzeć w kosmos w neutrinach – ocenił dr Grzegorz Łach z Wydziału Fizyki UW.

Dr hab. Justyna Łagoda z NCBJ oceniła, że dla eksperymentu ważne jest, by lód, w którym umieszczone są czujniki, był całkowicie przezroczysty, aby promieniowanie Czerenkowa mogło się przemieszczać bez zakłóceń. Dodała, że na Antarktydzie na głębokości kilku kilometrów w lodzie nie ma pęcherzyków powietrza, które zakłócałyby pomiar. 

Dr hab. Dariusz Kajewski, profesor Uniwersytetu Śląskiego zwrócił uwagę, że Nobla przyznano za dokonania stosunkowo młode. Halzen po raz pierwszy przedstawił swoją wizję wykrywania neutrin na biegunie południowym w 1988 roku. - Już w 2005 pierwsze sygnały były rejestrowane, a tak naprawdę w pełni to urządzenie zaczęło pracować w 2011 roku. To też jest dość niesłychane, żeby po tak krótkim czasie przyznać Nobla. Trzeba było naprawdę mieć pomysł na to, w jaki sposób zbadać coś, co nie ma ochoty oddziaływać z materią - ocenił dr hab. Dariusz Kajewski.

Astrofizyk prof. Ariel Goobar z Uniwersytetu Sztokholmskiego przypomniał w rozmowie z PAP, że w tym roku komitet noblowski Królewskiej Szwedzkiej Akademii Nauk uhonorował jednego naukowca, co zdarza się rzadko w przypadku fizyki – ostatnio miało miejsce w 1992 r. Goobar zwrócił jednak uwagę, że eksperyment IceCube powstał dzięki współpracy kilkuset ludzi z różnych krajów.

Francis Halzen urodził się w 1944 r. w Tienen w Belgii. Stopień doktora uzyskał w 1969 r. na Uniwersytecie Katolickim w Leuven, a od 1972 r. jest profesorem University of Wisconsin–Madison w USA. (PAP)

Nauka w Polsce

lt/ ekr/ jjj/ abu/ zys/ akp/ pmw/ agt/