Неуловими частици от Вселената, уловени на Южния полюс

За решаващ принос към неутринната обсерватория IceCube и откриването на неутрино с висока енергия от астрофизичен произход „Нобел“ по физика печели Франсис Халзен от Университета на Уисконсин – Мадисън, САЩ. Той осъзнава, че ледът на Южния полюс може да се използва за проследяване на частици, известни като неутрино. Неговата визия и научно ръководство са от решаващо значение за създаването на неутринната обсерватория „АйсКюб“ (IceCube) – обем от един кубичен километър лед, оборудвана със светлинни сензори. Чрез „АйсКюб“ изследователите могат да улавят неутрино, произхождащи от изключително енергийни процеси в далечната Вселена.

Частиците неутрино са навсякъде, но не се проявяват пряко. Те преминават през цялата Земя и през телата ни, без да забелязваме това.

Много рядко някое неутрино взаимодейства с атомно ядро, което позволява на изследователи с подходящо оборудване да го засекат.

Отдавна е известно, че в Космоса съществуват естествени ускорители на частици, които изхвърлят частици с енергии, надвишаващи до милион пъти стойностите, постижими в земните лаборатории. Много аспекти на тези източници остават загадка: какви са те, къде се намират и какви са основните процеси, протичащи в тях.

Частиците неутрино с изключително висока енергия се образуват в същата среда, в която възникват и други видове частици. За разлика от останалите обаче

частиците неутрино достигат до нас, без да променят посоката си или да губят енергия.

Това означава, че те могат да предоставят информация, недостъпна по никакъв друг начин.

Франсис Халзен за първи път представя визията си за улавяне на неутрино на Южния полюс през 1988 г. Когато неутрино се сблъска с атомно ядро, се произвежда светлинен проблясък, който може да бъде засечен от сензори, разположени в прозрачния лед на ледника. Ледът на Южния полюс предлага редица предимства: той е защитен от различни видове смущения, а районът е геоложки стабилен и в него не се наблюдават земетресения. Идеята на Халзен скоро печели подкрепата и на други изследователи и само няколко години по-късно са проведени предварителни изследвания на сензорите в леда.

Космическите частици неутрино с много високи енергии са изключително редки, поради което е необходим огромен обем лед, за да се регистрира достатъчен брой сблъсъци. IceCube е с обем от един кубичен километър и е завършен през 2011 г. Изследователите скоро откриват първите високоенергийни частици неутрино, а няколко години по-късно публикуват данни за откриването на частици неутрино, които несъмнено произхождат от места далеч извън пределите на нашата Слънчева система. Така търсенето на източниците на частици неутрино във Вселената може да започне с пълна сила.

„Франсис Халзен ръководеше международен екип от изследователи и инженери, които ни предоставиха един забележителен инструмент. Неговата упоритост и научна визия проправиха пътя към нов вид астрономия“, казва Марк Пиърс, председател на Нобеловия комитет по физика.