A Déli-sark jege segített feltárni az univerzum rejtélyes részecskéit – Francis Halzen kapta a 2026-os fizikai Nobel-díjat
A Svéd Királyi Tudományos Akadémia döntése értelmében Francis Halzen, a Wisconsin–Madison Egyetem professzora kapta a 2026-os fizikai Nobel-díjat „az IceCube neutrínóobszervatóriumhoz való döntő jelentőségű hozzájárulásáért, valamint az asztrofizikai eredetű nagy energiájú neutrínók felfedezéséért”.
A Déli-sark jege mint óriási neutrínódetektor
Francis Halzen felismerte, hogy a Déli-sark több kilométer vastag, tiszta jege alkalmas lehet a neutrínók – ezek a rendkívül nehezen érzékelhető részecskék – nyomon követésére. Elképzelése és tudományos vezetői munkája alapvető szerepet játszott az IceCube Neutrínóobszervatórium létrehozásában.
Az IceCube egy mintegy egy köbkilométer térfogatú jégtömegbe telepített, fényérzékelőkből álló óriási detektor. Segítségével a kutatók képesek észlelni a távoli univerzum rendkívül nagy energiájú folyamataiból származó neutrínókat.
A neutrínók mindenütt jelen vannak, mégsem érzékeljük őket. Folyamatosan haladnak át a Földön és a testünkön anélkül, hogy észrevennénk őket. Csak nagyon ritkán lépnek kölcsönhatásba egy atommaggal. Amikor ez megtörténik, a megfelelő műszerekkel a kutatók érzékelhetik a részecskét.
A neutrínók üzenetet hoznak a távoli univerzumból
A tudósok régóta tudják, hogy a kozmoszban természetes részecskegyorsítók működnek. Ezek olyan részecskéket bocsátanak ki, amelyek energiája akár egymilliószor is meghaladhatja a földi laboratóriumokban elérhető értékeket.
Ezeknek a kozmikus gyorsítóknak azonban számos tulajdonsága máig rejtély. Milyen objektumokról van szó? Hol találhatók, és milyen folyamatok zajlanak bennük?
A rendkívül nagy energiájú neutrínók ugyanazokban a szélsőséges kozmikus környezetekben keletkezhetnek, mint más nagy energiájú részecskék. A neutrínóknak azonban van egy különleges tulajdonságuk: más részecskékkel ellentétben gyakorlatilag egyenes vonalban, jelentős energiaveszteség nélkül haladnak a forrásuktól a Földig.
Ez azt jelenti, hogy olyan információkat hozhatnak a távoli kozmikus folyamatokról, amelyek más módszerekkel nem lennének hozzáférhetők.
Egy ötletből világhírű obszervatórium lett
Francis Halzen már 1988-ban felvetette, hogy a Déli-sark jegét fel lehetne használni a neutrínók érzékelésére. Amikor egy neutrínó kölcsönhatásba lép egy atommaggal, fényvillanás keletkezik. Ezt a fényt a tiszta gleccserjégbe telepített érzékelők képesek észlelni.
A Déli-sark jege erre a célra több szempontból is kedvező. Rendkívül tiszta, és a kutatási terület viszonylag mentes a zavaró hatásoktól. A térség geológiailag stabil, így a földrengések sem jelentenek számottevő problémát.
Halzen elképzelése hamarosan más kutatók támogatását is elnyerte. Néhány évvel később már megkezdődhetett a jégbe telepített érzékelők előzetes tesztelése.
A rendkívül nagy energiájú kozmikus neutrínók ritkasága miatt azonban hatalmas detektorra van szükség ahhoz, hogy elegendő kölcsönhatást lehessen megfigyelni. Az IceCube végül egy teljes köbkilométernyi jeget vont be a megfigyelésekbe, és 2011-ben készült el.
A kutatók hamarosan azonosították az első nagy energiájú neutrínókat. Néhány évvel később pedig azt is sikerült bizonyítaniuk, hogy ezek a részecskék a Naprendszeren kívülről érkeztek. Ezzel megnyílt az út az univerzum neutrínóforrásainak szisztematikus kutatása előtt.
Új ablak nyílt az univerzumra
„Francis Halzen egy nemzetközi kutatókból és mérnökökből álló csapatot vezetett, akik egy fantasztikus műszert hoztak létre számunkra. Kitartása és tudományos látásmódja utat nyitott egy újfajta csillagászat számára” – mondta Mark Pearce, a Nobel-bizottság fizikai szakbizottságának elnöke.
Az IceCube folyamatosan rögzíti a jégben bekövetkező neutrínó-kölcsönhatásokat. Az adatok révén a kutatók egyre többet tudhatnak meg azokról a szélsőséges körülményekről, amelyek között a nagy energiájú neutrínók keletkeznek.
A neutrínócsillagászat ugyanakkor még korántsem ért véget: az IceCube mérései akár olyan kozmikus jelenségeket is feltárhatnak, amelyeket a tudomány eddig nem ismert.
Discover more from Magyar Iskola
Subscribe to get the latest posts sent to your email.
