Comitetul Nobel a apreciat contribuția lui Francis Halzen la dezvoltarea unei noi forme de astronomie, bazată pe detectarea neutrinilor – particule elementare extrem de greu de observat, care traversează materia aproape fără să interacționeze cu aceasta.

Cercetătorul a propus utilizarea gheții de la Polul Sud pentru detectarea acestor particule, idee care a stat la baza dezvoltării Observatorului de Neutrini IceCube.

IceCube este cel mai mare detector de neutrini operațional din lume și ocupă un volum de aproximativ un kilometru cub de gheață. În interiorul acesteia sunt amplasați senzori extrem de sensibili, capabili să detecteze semnalele luminoase produse atunci când neutrinii interacționează cu materia.

Neutrinii au o masă extrem de mică și nu au sarcină electrică. Ei traversează în permanență Pământul și chiar corpurile oamenilor, însă interacționează foarte rar cu materia. Tocmai această caracteristică îi face extrem de dificil de detectat.

În același timp, neutrinii reprezintă o sursă unică de informații despre Univers. Cei proveniți din regiunile cosmice cu o activitate extrem de energetică pot ajunge până la noi fără să-și schimbe direcția sau să-și piardă energia, oferind cercetătorilor indicii despre fenomene care nu pot fi studiate prin metode tradiționale.

Francis Halzen și-a prezentat pentru prima dată, în 1988, ideea de a folosi gheața de la Polul Sud pentru detectarea neutrinilor. Atunci când un neutrin interacționează cu un nucleu atomic, poate produce particule care generează, la rândul lor, fotoni detectabili de senzorii instalați în gheață.

Antarctica oferea condiții ideale pentru un asemenea experiment: volumul uriaș de gheață transparentă, nivelul redus al interferențelor și stabilitatea geologică a regiunii au permis dezvoltarea unui detector de dimensiuni impresionante.

După primele teste realizate cu senzori instalați în gheață, proiectul a evoluat până la construcția IceCube, care a devenit operațional în 2010.

Cercetătorii au detectat ulterior neutrini de înaltă energie și au identificat particule care proveneau în mod clar din afara Sistemului Solar. Descoperirea a deschis calea către studiul surselor cosmice de neutrini și către o nouă ramură a astronomiei.

O nouă perspectivă asupra Universului

Oamenii de știință știu că în Univers există acceleratoare naturale de particule capabile să producă energii mult mai mari decât cele obținute în acceleratoarele construite pe Pământ. Natura acestor surse și procesele care au loc în interiorul lor rămân însă, în mare parte, un mister.

Neutrinii de înaltă energie ar putea contribui decisiv la rezolvarea acestor enigme. Deoarece pot traversa spațiul cosmic pe distanțe uriașe fără să fie deviați sau absorbiți în același mod ca alte particule, ei pot indica direct locul și natura fenomenelor care i-au produs.

„Francis Halzen a condus o echipă internațională de cercetători și ingineri care ne-au pus la dispoziție un instrument extraordinar. Perseverența și viziunea sa științifică au deschis calea către o nouă formă de astronomie”, a declarat Mark Pearce, președintele Comitetului Nobel pentru Fizică.

La 82 de ani, Francis Louis Halzen este directorul Institutului pentru Fizica Particulelor Elementare de la Universitatea Wisconsin-Madison și cercetătorul principal al Observatorului de Neutrini IceCube, amplasat la Stația de cercetare Amundsen-Scott din Antarctica.

Datele colectate în permanență de IceCube ar putea aduce în continuare informații despre cele mai violente și energetice regiuni ale Universului și chiar despre fenomene cosmice care nu au fost încă descoperite.