Nobel z fizyki 2026 dla Francisa Halzena za neutrina z kosmosu i obserwatorium IceCube

Belgijsko-amerykański fizyk Francis Halzen został laureatem Nagrody Nobla z fizyki 2026. Królewska Szwedzka Akademia Nauk ogłosiła to w Sztokholmie 6 października. Jak opisuje Nature, wyróżniono go za pracę nad wykrywaniem wysokoenergetycznych neutrin, nieuchwytnych cząstek docierających z głębi kosmosu. Jego głównym osiągnięciem jest założenie obserwatorium neutrin IceCube na Biegunie Południowym.

Nagroda ma wartość 12 mln koron szwedzkich (1,2 mln USD). Nature zwraca uwagę, że to pierwszy raz od 1992 r., kiedy Nobla z fizyki przyznano tylko jednej osobie.

Powyżej karta pracy zespołu IceCube z 2013 r., czyli wyniku, który Nature wskazuje jako moment narodzin astronomii neutrinowej. Sama nagroda to oczywiście komunikat Akademii, a nie publikacja naukowa.

Czym są neutrina i dlaczego trudno je złapać

Neutrina są drugą pod względem liczebności cząstką we Wszechświecie, po fotonach. Przez ludzką dłoń przechodzi co sekundę ponad miliard neutrin. Cząstki o wysokich energiach są jednak skrajnie rzadkie i trudne do wykrycia.

Neutrina prawie nie oddziałują z materią i nie zakrzywiają ich pola magnetyczne. Dlatego lecą z miejsca narodzin prosto do nas. Pozwala to wyznaczyć linię wstecz, do źródła, takiego jak supernowa czy potężny rozbłysk gamma. Z tego samego powodu są jednak „piekielnie trudne” do zarejestrowania.

Pomysł Halzena: detektor w antarktycznym lodzie

W latach osiemdziesiątych XX wieku Halzen wpadł na pomysł, by czujniki zamocować na linach i opuścić je na ponad 1,5 km w odwiertach w przejrzystym lodzie Antarktyki. Lód ten jest wolny od wielu rodzajów zakłóceń. Czujniki miały wychwytywać słabe błyski światła, które powstają, gdy szybkie neutrino uderza w atom.

1. Neutrino: Cząstka z kosmosu uderza w atom w lodzie
2. Błysk: Zderzenie wywołuje rzadki, słaby rozbłysk światła
3. Czujniki: Sensory na linach w lodzie rejestrują błysk
4. Kierunek: Tor cząstki pozwala wskazać jej źródło w kosmosie

Źródło: Nature, 6 października 2026

Halzen zakładał, że przy dostatecznie dużej objętości układu uda się złapać neutrina, a ich kierunek ujawni pochodzenie. Obserwatorium, złożone z 5160 czujników, ukończono w 2010 r. za 271 mln USD, głównie z funduszy amerykańskiej National Science Foundation. Dziś pracuje przy nim około 450 badaczy.

„Po półtorej dekady rozwoju i kolejnej dekadzie budowy nie było gwarancji, że cokolwiek zobaczymy” - mówił Halzen magazynowi APS News w zeszłym roku. Cytuje go Nature.

Co odkrył IceCube

Według Nature już po dwóch latach detektor zarejestrował energetyczne neutrina spoza Drogi Mlecznej. Przeczytałem abstrakt pracy z Science z 2013 r.: opisuje dane z lat 2010-2012 i strumień zawierający najbardziej energetyczne neutrina, jakie dotąd zaobserwowano, w tym 28 zdarzeń o energiach od 30 do 1200 TeV. Autorzy zaznaczają, że pochodzenie tego strumienia jest nieznane, ale wyniki są zgodne z oczekiwaniami dla populacji neutrin spoza Układu Słonecznego.

Kolejne etapy według Nature:

• W latach 2013-2014 IceCube wykrył trzy neutrina o rekordowych energiach, nazwane Bert, Ernie i Big Bird. Ich energie mierzy się w petaelektronowoltach, czyli tysiące razy więcej, niż uzyskują najnowocześniejsze akceleratory na Ziemi.
• Trzy lata później zespół po raz pierwszy powiązał wysokoenergetyczne neutrino z konkretnym źródłem: odległą galaktyką TXS 0506+056, zwaną „zdarzeniem z Teksasu”.
• Źródłem był blazar, czyli gwałtowna galaktyka z supermasywną czarną dziurą w jądrze. W 2018 r. siedem prac opisało ją na podstawie obserwacji wielu teleskopów.

1. 1971Halzen przenosi się z CERN do Wisconsin
2. 1999Pierwotna propozycja IceCube, Halzen jest głównym badaczem
3. 2010Ukończenie obserwatorium
4. 2013Praca w Science o neutrinach spoza Układu Słonecznego
5. 2018Siedem prac o blazarze TXS 0506+056
6. 2026Nagroda Nobla z fizyki dla Halzena

1. 1971: Halzen przenosi się z CERN do Wisconsin
2. 1999: Pierwotna propozycja IceCube, Halzen jest głównym badaczem
3. 2010: Ukończenie obserwatorium
4. 2013: Praca w Science o neutrinach spoza Układu Słonecznego
5. 2018: Siedem prac o blazarze TXS 0506+056
6. 2026: Nagroda Nobla z fizyki dla Halzena

Sam Halzen, cytowany przez Nature z konferencji prasowej Nobla, ocenił, że największym ryzykiem było to, czy detektor o objętości kilometra sześciennego jest dość duży, by wychwycić neutrina spoza atmosfery. „Ale zajęło to tylko dwa lata” - dodał. Mówił też o dowodach na neutrina z supermasywnych czarnych dziur w innych galaktykach. Jest to jego interpretacja, wyrażona ustnie, a nie wynik z abstraktu cytowanej pracy.

Kim jest laureat

Halzen urodził się w 1944 r. w Tienen w Belgii i studiował na uniwersytecie w Louvain-la-Neuve. Jako fizyk cząstek pracował w CERN, a w 1971 r. przeniósł się do Wisconsin. Od pierwotnej propozycji IceCube w 1999 r. był głównym badaczem projektu.

Elisa Resconi z Uniwersytetu Technicznego w Monachium nazywa go „niekwestionowaną” siłą napędową przedsięwzięcia. Według niej koncepcja uchodziła początkowo wśród wielu fizyków za „najdziwniejszą na świecie”. Paschal Coyle z Aix-Marseille University, były rzecznik obserwatorium KM3NeT budowanego na Morzu Śródziemnym, określa Halzena jako „ojca astronomii neutrinowej”.

Czym właściwie są neutrina i dlaczego tak trudno je złapać, wyjaśniam w osobnym tekście: Neutrina: czym są i jak się je łapie.

Pytania i odpowiedzi

Za co dokładnie Halzen dostał Nobla z fizyki 2026?

Według Nature za pracę nad wykrywaniem wysokoenergetycznych neutrin z kosmosu, a zwłaszcza za założenie obserwatorium IceCube na Biegunie Południowym. Jego wyniki pomogły ukształtować astronomię neutrinową i astronomię wielokanałową.

Czym jest IceCube?

To detektor złożony z 5160 czujników zanurzonych w antarktycznym lodzie, ukończony w 2010 r. za 271 mln USD. Czujniki rejestrują słabe błyski światła powstające, gdy neutrino uderza w atom.

Co oznacza, że nagrodę dostała jedna osoba?

Według Nature to pierwszy raz od 1992 r., kiedy Nobla z fizyki przyznano tylko jednemu laureatowi. Nature nie podaje żadnych dalszych szczegółów na ten temat.

Skąd wiadomo, że neutrina IceCube pochodzą spoza Układu Słonecznego?

Praca z Science z 2013 r. opisuje strumień neutrin o tak wysokich energiach, że według Nature nie mogły powstać nigdzie w Układzie Słonecznym. Autorzy pracy zaznaczali jednak, że dokładne pochodzenie strumienia jest nieznane. Pierwsze konkretne źródło, galaktykę TXS 0506+056, wskazano kilka lat później.

Źródła

• Nature - Nobel physics prize awarded for detection of cosmic neutrinos, 2026-10-06
• IceCube Collaboration (Aartsen i in.), Evidence for High-Energy Extraterrestrial Neutrinos at the IceCube Detector, Science, 2013-11-22
• Francis Halzen, High-energy neutrino astrophysics, Nature Physics, 2016-07-04

Widzisz błąd albo nieścisłość? Napisz - poprawię i dopiszę datę aktualizacji.