6 октября 2026 года Королевская академия наук Швеции присудила Нобелевскую премию по физике Фрэнсису Хальцену, профессору Университета Висконсин — Мэдисон в США. Награду ему присудили за вклад в создание нейтринной обсерватории IceCube и открытие высокоэнергетических нейтрино астрофизического происхождения. Об этом сообщила Королевская академия наук Швеции.

Как лёд стал детектором

IceCube использует целый кубический километр антарктического льда. На 86 кабелях закреплены 5160 световых датчиков, расположенных на глубине примерно от 1450 до 2450 метров. Нейтрино редко сталкивается с атомным ядром. При таком столкновении возникает заряженная частица, которая испускает короткую вспышку света. Датчики улавливают её, а исследователи по сигналу пытаются восстановить направление частицы и свойства события.

В верхних слоях льда пузырьки рассеивают свет. Ниже 1400 метров лёд оказался очень чистым и прозрачным: вспышка может пройти около 300 метров, прежде чем поглотится. На Южном полюсе также мало радиоактивных помех, а геологическая обстановка стабильна. Большой объём нужен из-за редкости нейтрино высоких энергий: чем больше льда охватывает установка, тем больше шансов зарегистрировать столкновение.

Нейтрино не имеют электрического заряда и слабо взаимодействуют с веществом. Поэтому магнитные поля не отклоняют их, и они могут донести сведения о далёких космических процессах. Заряженные космические лучи, напротив, меняют направление под действием магнитных полей, поэтому по их траектории трудно установить источник.

Так IceCube добавил новый способ наблюдать Вселенную к изучению света и гамма-излучения. Нейтрино могут сообщать о процессах, скрытых за пылевыми облаками, и об объектах, чьё излучение ослабевает по пути к Земле. Среди возможных источников высокоэнергетических частиц рассматривают активные галактики. Однако установить происхождение отдельных нейтрино удаётся не всегда: для уверенного вывода нужно накопить больше событий.

Например, представим далёкую активную галактику: её свет по дороге к Земле может рассеяться или поглотиться, а нейтрино из той же области способны долететь почти без отклонения. Если IceCube зарегистрирует несколько частиц, пришедших с одного направления, астрономы смогут проверить, связан ли этот участок неба с ускорением космических частиц. Это поясняющий пример, а не отдельный результат, о котором сообщал комитет.

Для читателя результат означает, что астрономы получили ещё один способ исследовать далёкие источники энергии, наблюдая не только излучение, но и частицы, почти не меняющие путь в космосе. Академия опубликовала пресс-релиз и научно-популярное объяснение IceCube; они не заменяют рецензированную статью с полным анализом данных. Для подготовки учебного материала по теме можно воспользоваться услугой подготовки научной статьи, которая сама по себе не подтверждает результаты обсерватории.

Схема регистрации нейтрино в антарктическом льду: от прилёта частицы до поиска её источника

Фото: Rino Adamo / Pexels