Un kilometru cub de gheață pentru particulele-fantomă: povestea Nobelului pentru Fizică 2026
Francis Halzen a vrut să transforme gheața Polului Sud într-un telescop. Bulele de aer au încurcat primele încercări. După două decenii, detectorul a început să prindă mesageri din cosmos.
Primele încercări de a construi un telescop în gheața Polului Sud s-au lovit de ceva aparent banal: bulele de aer. Senzorii coborâți în adânc înregistrau lumină, dar bulele o împrăștiau și împiedicau reconstruirea precisă a semnalelor. Echipa fizicianului Francis Halzen trebuia să încerce mai jos, în gheață mai limpede.
Pe 6 octombrie, Halzen a primit Nobelul pentru Fizică 2026 pentru contribuțiile decisive la Observatorul de Neutrini IceCube și descoperirea neutrinilor de înaltă energie de origine astrofizică. Fizicianul de la Universitatea Wisconsin–Madison a susținut construirea detectorului și a adunat colaborarea internațională necesară realizării lui, potrivit comunicatului IceCube.
Drumul până la premiu a trecut printr-un detector experimental, ani de foraje în Antarctica și așteptarea unor evenimente atât de rare încât cercetătorii au avut nevoie de un kilometru cub de gheață pentru a le studia.
De ce sunt atât de importanți neutrinii
Neutrinii sunt particule fără sarcină electrică și cu o masă foarte mică. Interacționează atât de rar cu materia încât trec prin corpul nostru și prin Pământ aproape fără să lase urme.
Această proprietate îi face greu de detectat, dar valoroși pentru astronomi. O mare parte din ceea ce știm despre univers am aflat studiind lumina. În regiunile dense din jurul unor găuri negre, însă, lumina poate fi absorbită. Particulele încărcate electric întâlnesc alt obstacol: câmpurile magnetice le schimbă direcția, complicând identificarea locului din care au plecat.
Neutrinii pot ieși din asemenea regiuni și pot călători până la noi fără să fie deviați de câmpurile magnetice. Direcția și energia lor oferă indicii despre sursă și despre procesele care i-au produs, explică echipa IceCube.
Detectorul înregistrează lumina albastră emisă de particulele încărcate electric rezultate din interacțiunile neutrinilor cu materia. Din semnalele senzorilor, cercetătorii reconstruiesc evenimentul. Volumul uriaș de gheață crește șansele de a surprinde aceste interacțiuni rare.
Bulele de aer și a doua încercare
Predecesorul IceCube s-a numit AMANDA. În primele campanii, senzorii au fost instalați la aproximativ 800–1.000 de metri adâncime. Gheața de acolo conținea prea multe bule de aer pentru măsurătorile necesare.
Echipa a continuat instalările la 1.500 de metri și mai jos. Gheața mai transparentă a permis detectarea neutrinilor și a demonstrat că metoda putea funcționa.
A urmat IceCube. Între 2004 și 2010, construcția s-a desfășurat în scurtele veri antarctice. Au fost instalați 5.160 de senzori pe 86 de cabluri, la adâncimi cuprinse între aproximativ 1.450 și 2.450 de metri. Forarea unei găuri dura, în medie, două zile, arată datele tehnice ale observatorului.
Ultimul șir de senzori a fost coborât în decembrie 2010. În 2013, colaborarea a anunțat detectarea neutrinilor de înaltă energie de origine cosmică. Două dintre primele evenimente spectaculoase au primit numele Bert și Ernie, după personajele din „Sesame Street”.
Ce am aflat de 279 de milioane de dolari
Construirea proiectului a costat 279 de milioane de dolari, potrivit IceCube. Întrebarea firească este ce obținem de acești bani.
Una dintre mize este identificarea „acceleratoarelor” naturale ale universului: locurile în care particulele ajung la energii enorme. Neutrinii oferă informații despre procesele care produc această radiație cosmică.
În septembrie 2017, un semnal IceCube a declanșat observații cu alte telescoape. Rezultatele, publicate în 2018, au furnizat dovezi care asociau un neutrin de înaltă energie cu blazarul TXS 0506+056, o galaxie activă cu o gaură neagră supermasivă în centru, potrivit cronologiei observatorului.
IceCube a obținut ulterior dovezi privind emisia de neutrini din galaxia NGC 1068. Centrul ei activ este înconjurat de materie densă, iar neutrinii permit investigarea unor procese greu de urmărit numai prin lumină.
Observatorul este folosit și pentru măsurarea proprietăților neutrinilor și testarea unor ipoteze despre materia întunecată. Aceste căutări pot restrânge explicațiile posibile, chiar dacă nu duc la descoperirea unei particule noi, arată prezentarea rezultatelor științifice IceCube.
Valoarea demonstrată a investiției este științifică: măsurători și informații care înainte erau inaccesibile. Un beneficiu economic imediat care să justifice singur întreaga cheltuială nu este demonstrat. Eventualele aplicații viitoare rămân incerte.
Halzen nu a descoperit existența neutrinilor. Contribuția lui decisivă a fost realizarea unui instrument capabil să detecteze neutrini de înaltă energie veniți din cosmos și să îi folosească pentru astronomie. Aceasta este miza Nobelului: o nouă modalitate de a cerceta universul, explică anunțul observatorului.
Oamenii din spatele detectorului
După anunțarea premiului, Halzen a vorbit despre recunoașterea pe care o merită colaborarea și despre munca oamenilor alături de care a construit proiectul. Astăzi, aceasta reunește aproximativ 450 de cercetători din 58 de instituții și 14 țări, potrivit comunicatului IceCube.
Pentru echipă, telescopul în gheață a însemnat furtunuri cu apă fierbinte, cabluri lungi de kilometri și echipamente verificate înainte de coborâre. Odată înghețați în poziție, senzorii nu mai puteau fi scoși pentru reparații. Unele probleme electronice puteau fi rezolvate de la distanță; o piesă defectă nu mai putea fi înlocuită.
La suprafață, construcția depindea de câteva luni de vară antarctică. În adânc, senzorii urmau să rămână ani întregi, așteptând rarele interacțiuni pentru care fuseseră instalați. Când au apărut Bert și Ernie, echipa avea în sfârșit semnalele căutate. În spatele celor două nume jucăușe se aflau ani de foraje, măsurători și încercări — și primele dovezi că telescopul din gheață putea face ceea ce Halzen sperase.
Surse:
