Фрэнсис Халцен получил Нобелевскую премию по физике 2026 года за вклад в создание антарктической обсерватории IceCube и открытие высокоэнергетических нейтрино астрофизического происхождения.
Антарктическая обсерватория IceCube регистрирует нейтрино — почти не взаимодействующие с веществом частицы, которые могут прямо указывать на космические источники высоких энергий. Физик Фрэнсис Халцен, родившийся в Бельгии и работающий в США, получил Нобелевскую премию по физике 2026 года за решающий вклад в создание детектора и открытие высокоэнергетических нейтрино астрофизического происхождения.
Космические лучи, достигающие Земли, состоят главным образом из протонов и ядер атомов. Некоторые из них несут больше энергии, чем может придать частицам Большой адронный коллайдер. Учёные связывают их возможное происхождение со взрывами звёзд и струями из далёких галактик, однако заряженные частицы отклоняются магнитными полями, поэтому их направление прихода не всегда позволяет определить источник.
Нейтрино электрически нейтральны, имеют крайне малую массу и очень редко взаимодействуют с материей. Они могут пройти через планету почти незаметно, сохраняя направление движения от источника. IceCube использует кубический километр антарктического льда как детектор: 5 160 оптических сенсоров на 86 кабелях размещены на глубине от 1,4 до 2,4 километра.
Когда нейтрино сталкивается с атомным ядром во льду, рождаются заряженные частицы. Если они движутся быстрее света в этой среде, возникает слабое голубое свечение — излучение Черенкова. Датчики регистрируют вспышки, а последовательность сигналов позволяет исследователям оценить энергию и направление нейтрино. Большинство регистрируемых частиц имеют земное происхождение; около сотни из примерно ста тысяч нейтрино выше порога энергии за год приходят из космоса.
Идея использовать лёд Южного полюса для обнаружения нейтрино развивалась с конца 1980-х годов. Халцен помог организовать международный проект, который при поддержке Национального научного фонда США вырос в IceCube. Полная обсерватория заработала в 2011 году после семи лет строительства: отверстия для сенсоров проделывали струями горячей воды, пока лёд не замёрз вокруг опускаемых кабелей.
В 2013 году команда обнаружила два нейтрино с энергией примерно в 140 раз выше энергии протона на Большом адронном коллайдере. Позднее данные подтвердили существование потока высокоэнергетических нейтрино из Вселенной — результат, положивший начало нейтринной астрономии. В 2017 году IceCube связал одно такое нейтрино с далёкой галактикой, а в 2022-м обнаружил больше ожидаемого нейтрино от галактики NGC 1068.
IceCube также участвует в многоканальной астрономии, объединяющей наблюдения света, нейтрино и гравитационных волн. Исследователи продолжают искать источники наиболее энергичных нейтрино и сопоставлять сигналы детектора с другими астрономическими наблюдениями. Нобелевский комитет отметил не только научную идею, но и многолетнее руководство Халцена международной командой учёных и инженеров.